Method Article
Здесь мы представляем Роман применение аортального кольца assay где prelabelled Мезенхимальные клетки совместно культивируемых с крыса аорто производные эндотелиальной сетями. Этот новый метод позволяет визуализация самонаведения мезенхимальных стромальных клеток (МСК) и интеграцию с эндотелиальной сетями, количественная оценка свойств сети и оценки иммунофенотипа и генной экспрессии MSC.
Ангиогенез-это комплекс, жестко регулируемых процесс, ответственный за обеспечение и поддержание адекватного ткани перфузии. Обслуживания недостаточно сосудистую и патологических уродств может привести к тяжелой ишемической болезни, в то время как чрезмерно обильные сосудистой развитие связано с рак и воспалительные заболевания. Перспективной формой pro ангиогенных терапии является использование ангиогенных клеток источников, которые могут обеспечить регуляторные факторы, а также физической поддержки для новых развивающихся сосудистую.
Мезенхимальные стромальные клетки (Майкрософт) (MSCs) являются широко исследованы кандидатами для сосудистой регенерации из-за их паракринными эффекты и их способность обнаруживать и домом для ишемического или воспаленных тканей. В частности первый триместр человеческой пуповинной периваскулярной клетки (FTM HUCPVCs) являются весьма перспективный кандидат из-за их перицит как свойства, Высокий пролиферативный и мультилинейного потенциал, иммунной привилегированный свойства и надежные паракринными профиль. Чтобы эффективно оценить потенциально ангиогенных регенерации клеток, это условие, чтобы проверить их в надежных и «перевода» предварительно клинических анализов. Assay аортального кольца является ex vivo ангиогенеза модель, которая позволяет легко количественная оценка эндотелиальной трубчатых структур, обеспечивает аксессуар поддержки клетки и внеклеточного матрикса (ECM) от хоста, исключает воспалительного компонентов и является быстрый и недорогой для установки. Это выгодно, когда по сравнению с моделями в естественных условиях (например, роговицы пробирного, Matrigel вилка пробирного); assay аортального кольца можно отслеживать управляемых клетки и наблюдать межклеточных взаимодействий избегая xeno иммунной неприятие.
Мы представляем протокол для Роман применение assay аортального кольца, которая включает в себя человека MSCs в совместное культур с развивающимися крыса аорты эндотелиальной сетями. Этот assay позволяет для анализа вклада MSC в трубку формирования и развития посредством физических взаимодействий перицит как и их потенции для активно мигрируют на сайты по ангиогенез и для оценки их способности выполнять и посредником ECM обработки. Этот протокол обеспечивает дополнительную информацию об изменениях в MSC фенотипа и ген выражение после совместного культуры.
Сложный процесс ангиогенеза улучшает и поддерживает перфузии тканей путем содействия развитию новой крови судна из существующих сосудистую1. Это жестко регулируется, сбалансированный процесс про ангиогенных и анти ангиогенными факторами. Любой недостаток в этой системе может привести к недостаточной судно обслуживания или роста, вызывая тяжелые ишемического заболевания, включая болезни миокарда, инсульта и нейродегенеративных расстройств. Однако преувеличенные сосудистой развития характерно для условий, включая рак и воспалительные заболевания2.
Ключевое значение имеет разработка методов лечения, которые направлены на контроль ангиогенеза для достижения благоприятного регенерацию. Несмотря на обширные доклинических и клинических исследований попытки стимулировать ангиогенеза, с помощью про ангиогенных факторов и микроРНК не смогли достичь желаемых результатов3,4,5. Возможные причины для переходных эффектов: ограниченное долголетия ангиогенных белков и нуклеиновых кислот, и конечное число целевых факторов роста6,7. Хотя растворимые ангиогенных факторов необходимы для инициирования ангиогенеза, содержание и функциональность сосудистую зависят от поддержки типов клеток, включая pericytes и гладкомышечные клетки8. Поле pro ангиогенных терапии в настоящее время изучает потенциальные источники стволовых клеток и прародитель клеток, которые могут предоставить ангиогенных факторов на местном уровне, хотя физически поддерживать недавно разработали сосудистую, самостоятельного обновления или даже дифференциации в 9,клетки эндотелия как10. Нахождение оптимального ангиогенных типы клеток с возможностью выполнять эти функциональные требования открывает большие перспективы для регенерации ишемии тканей.
Для того, чтобы успешно воплотить потенциальные терапии на основе ячеек в клинических испытаниях, доклинические исследования должны продемонстрировать их эффективность и выделить основные механизмы ангиогенных. Несмотря на большое количество установленных ангиогенеза анализов, поле не хватает «золотой стандарт» в vitro assay, который может достоверно оценить эффективность потенциального кандидата ячейка типы11,12, 13. Большинство в vitro ангиогенеза анализы (в том числе эндотелиальной анализов формирования распространения, миграции и трубки) обычно оценить влияние клеток или соединений на эндотелиальных клеток фенотипические изменения или различия в трубчатые и сетевых структур14,15. Хотя эти особенности важны по ангиогенез, «переводимые» Пробирная следует также оценить: 1) увеличения или замена вспомогательных типов клеток, включая pericytes или гладких мышечных клеток, 2) обработка ECM и/или базальной мембраны, и 3). эффективность для поощрения формирования функциональных microvasculature. В естественных условиях ангиогенез моделей, включая роговицы пробирного и Matrigel вилка assay, пилки микроокружения уникальный в естественных условиях , но оспариваются трудности отслеживания управляемых клеток соблюдать физических взаимодействий. Кроме того в в естественных условиях модели, xeno иммунной отказа может произойти во время тестирования кандидатов терапии потенциальных аллогенных клеток16. Ex vivo модели ангиогенеза, особенно аортального кольца assay может обеспечить: 1) легко наблюдения и количественная оценка трубчатых структур, 2) аксессуар поддержки клетки, 3) ECM от принимающей страны и искусственные материалы, 4) исключения воспалительных компоненты и 5) быстрый и недорогой установки17,18. Как правило пробирного аортального кольца можно протестировать ангиогенных потенциал малых выделительные протеины, фармакологических агентов и трансгенных грызунов модели19,,2021.
MSCs являются перспективными кандидатами для сосудистой регенерации главным образом через их паракринными опосредованной эффекты22,,2324. Было показано, что MSCs выделяют ключевые ангиогенных факторов, включая Сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), фактора роста гепатоцитов (HGF), инсулина подобный фактор роста-1 (ИФР-1), основной фактор роста фибробластов (bFGF) и angiopoeitin-1 (анг-1)25 ,26. MSCs может также обнаружить и ишемического или воспаленные ткани, однако, точные механизмы находятся в стадии расследования. Все больше литературы поддерживает гипотезу о том, что большинство MSCs возникают из клеток периваскулярной, совместно Экспресс перицит маркеры и могут вести себя как pericytes27. HUCPVCs являются источником молодой MSCs, производный от региона периваскулярной человека пуповины. Они представляют собой население MSCs с перицит как свойства и характеризовались из пуповины FTM и срок. FTM HUCPVCs демонстрируют высокое выражение перицит маркеров, включая CD146 и NG2, Высокий пролиферативный и мультилинейного потенциал, иммунной привилегированный свойства и отображать надежный паракринными профиль28. FTM HUCPVCs являются тип ячейки идеальным кандидатом для содействия восстановлению пораженных тканей путем поощрения новой сосудистую через их свойства перицит как.
Чтобы проверить ангиогенных потенциал и перицит как свойства человека MSCs, очень ограниченное количество анализов по ангиогенез, где положительные angiotropic миграции (в дальнейшем именуемый «самонаведения»), ECM обработки и развитие физической взаимодействий между типами клеток могут быть исследованы, во время получения количественных данных о microvasculature развитии.
Настоящим мы представляем протокол, который описывает Роман применение assay аортального кольца. Человека MSCs были совместно культивируемых с развивающимися крыса производные аорты эндотелиальных сетями, оценить их вклад в формирование, созревания и гомеостаза. Эта версия аортального кольца assay оценивает способности и потенции кандидатов терапии клетки Главная сайты по ангиогенез, выполнять и посредником ECM обработки и вносить эндотелиальной трубчатых развития путем установления перицит как физической взаимодействий. Помимо количественного чистый эффект MSCs на в vitro формирование эндотелиальной сети и наблюдения межклеточных взаимодействий, мы также оптимизирован протокол изолировать MSCs от совместного культур. Выполняя проточной цитометрии и ПЦР, это можно охарактеризовать изменения в MSC фенотипа и ген выражение после совместного культуры. Как модель типов клеток мы сравнили онтогенетически рано (дородовой) и поздний (взрослый) источники человека MSCs: FTM HUCPVCs и человека МСК костного мозга-производных (BMSC), соответственно, в assay аортального кольца. Мы предлагаем, что аортального кольца assay может использоваться для изучения ангиогенных потенциал любой физически поддержки типа ячейки, когда расследуется ангиогенных регенеративной приложений.
все исследования, с участием животных были проведены и согласно прибытия рекомендации 29. Все исследования были проведены с одобрения Совета этики институциональных исследований (номер 4276 REB). Всех животных, которые процедуры были утверждены Комитетом животных ухода из университетской сети здравоохранения (Торонто, Канада) и все животные получили гуманной помощи в соответствии с руководство по уходу и использованию лабораторных животных, 8 (th) издание Национальные институты здравоохранения 2011).
1. аортального кольца Assay установки
2. Культура ткани
3. Подготовка аортального кольца Assay/MSC Сопредседатель культур
4. микроскопия
5. Поток цитометрии и ПЦР
6. Сети количественной оценки следующие аортального кольца Assay/MSC совместно культуры
Схема работы потока для создания пробирного Сопредседатель культуры аортального кольца/MSC показана на рисунке 1. Основные этапы включают в себя: Крыса аорты изоляции, секционирование и встраивание аортального кольца, мониторинг эндотелиальной прорастания и развития сети и наконец маркировки и администрирование MSCs. Хронология эндотелиальной сетевого анализа описаны окна для анализа осуществимости для каждого периода совместного культивирования: день 1, 5 & 7. Дополнительные примечания выделяются пунктирной коробки.
Идентификация структурно отдельных регионов в культурах эндотелиальных клеток аортального кольца осуществляется светлые области микроскопии, 3-5 d после аортального кольца встроены в ECM (рис. 2). Неструктурированной области (рисунок 2A) характеризуется как регион высокой пролиферации, но низкой структурной организации в непосредственной близости от аорты ткани. Развитых сетей эндотелия (рис. 2B) относятся к регионы с высокой структурной организации, где сети полностью создана и преимущественно состоит из закрытых петель, даже перед добавлением MSCs. Развивающихся сетей (рис. 2 c) расположены на дистальной области эндотелиальной культур. Это сайты, миграцию эндотелиальных клеток и удлинения как новой формы структуры сети. Упомянутые выше 3 регионы легко идентифицировать на протяжении эксперименты и используются при ссылке, где MSCs домом для совместного культур. Prelabelled MSCs необходимо совместно культивируемых с assay аортального кольца, когда разработали всех трех сегментов сети. Количественная оценка эндотелиальной сетей после MSC Сопредседатель культур включают регионов развитых и развивающихся сети (Рисунок 2, белый кадр).
Микроскопии флуоресцирования позволяет для качественного измерения MSC миграции, интеграции и морфология в сочетании с развивающейся эндотелиальной сетей в assay Сопредседатель культуры аортального кольца MSC (рис. 3). MSCs, помечены жизнеспособным, цитоплазматических Флюорофор были образы 24 ч после приема для совместного культур. FTM HUCPVCs были найдены на периферии развивающихся сетей эндотелия, отображается удлиненные клетки морфологии и способствовали дальнейшему развитию эндотелиальной сетей (рис. 3а, B). Для сравнения BMSCs, размещенных в развивающихся сетей при отображении менее взаимодействие с эндотелиальных клеток (рис. 3 c, D). Высокое увеличение изображения на 72 ч, показал, что FTM HUCPVCs сохранить высокий уровень охвата и стабилизации эндотелиальной сетей во время BMSCs в совместное культур с сферически морфологии с ограниченной интеграции в эндотелиальных сети (Рисунок 3E , F). Наблюдаемые различия ясно показывают качественные и функциональные различия между типами человеческой MSC. Тип ячейки терапевтических кандидат, имеющий значительные самонаведения и свойства эндотелия интеграции (Рисунок 3А, B & E) выделяется, когда по сравнению с типом ячейки с ограниченной эндотелиальной сетевой интеграции и увеличение возможности (рис. 3 c, D & F).
Высокое увеличение флуоресцентной микроскопии изображений были приобретены для дальнейшего изучения физических взаимодействий между эндотелиальных клеток и FTM HUCPVCs в трубчатых сетях. Предварительно помечены FTM HUCPVCs (рис. 4A, зеленый) показываются присоединения с неокрашенных эндотелиальных клеток (рис. 4A, белые стрелки). FTM HUCPVCs были найдены для структурной поддержки эндотелиальных клеток, выступая в качестве оси и вложение поверхности между узлами. Аортального кольца эндотелиальной сети также могут быть предварительно помечены с помощью жизнеспособной Флюорофор аналогично MSC, окрашивание (рис. 4б, красный). В двойной окрашенных Сопредседатель культур микроскопии флуоресцирования показали удлиненные спайки между типами двух клеток, усиление наблюдения за сотрудничество и поддержку клеток поведение.
Количественная оценка структурных свойств эндотелия сети была исполнена на 5 день MSC Сопредседатель культур (рис. 5). Равномерное квадрантах были определены для измерения на протяжении всего аортального кольца эндотелиальной сети (Рисунок 2, белый кадр). Рост средней сети была рассчитана как расстояние от первой петли проксимальной закрытой сети аортального кольца для дальней дистальной замкнутые петли (размер радиуса) (Рисунок 5A). Рост средней сети аортального кольца MSC Сопредседатель культур были следующие: FTM HUCPVCs (2.98 ±0, 3 мм) и BMSCs (1.5 ±0, 15 мм). Необработанной эндотелиальной сетей разработал средний радиус 1.9 ± 0,1 мм. Статистические сравнения между группами лечения MSC показал, что FTM HUCPVCs способствовали значительно больший рост сети по сравнению с необработанными сетей (p ≤0.001) и BMSCs. Необработанной эндотелиальной сетей разработаны значительно больше, чем BMSC, содержащие Сопредседатель культур (p ≤0.01) (Рисунок 5B).
Общее количество петель были рассчитаны в каждом квадранте и выраженное как средний общий цикл формирования (рис. 5 c). Среднее количество всего замкнутые петли были следующие: FTM HUCPVC рассматриваться совместно культур (81 ±7), BMSCs (26 ±3) и лечить кольца (55 ±7). FTM HUCPVCs способствовали значительно больше эндотелиальной цикла образования по сравнению с необработанными сетей (p ≤0.01) и BMSCs (p ≤0.01). BMSC совместного культур привела к меньше эндотелиальной сети петли по сравнению с необработанными сетей (р ≤0.01). Эта количественная оценка идентифицирует тип ячейки, что значительно положительно влияет на развитие сети эндотелия (FTM HUCPVC) и тип ячейки, который может даже ухудшить эндотелиальной сетей. Это следует отметить, что развитие значительно увеличили сети было отмечено для хорошо коррелируют с MSC покрытие на эндотелиальных сетях. Это предполагает, что прямого взаимодействия имеют решающее значение для MSCs для выполнения их вспомогательную функцию.
Возможные опасности учреждения совместного культуры аортального кольца представлены на рисунке 6. Неадекватные или неравномерным полимеризации БМЭ является проблемой, которая может помешать развитию эндотелиальной сети успешной. Сроки BME полимеризации для ровно 30 минут и передачи средств массовой информации не нарушая полимера обеспечит нетронутыми, функциональные BME, этапа (рис. 6A). Пятнать MSCs для длительного инкубации раз и позволяя MSCs в гранулах для длительных периодов может помешать морфологии клеток и фенотип на совместное культур. Рисунок 5B показывает HUCPVCs FTM витражи для 1 h и позволилов Пелле за 1 ч до совместного культуры, оба они являются оптимальными таймингов. FTM HUCPVCs не показывать предпочтение сайтам эндотелиальной сетей и разбросаны по всей сети. Сравнивая должным образом угощали засланный FTM HUCPVCs клеток (рис. 3), засланный клеток дисплей округлые клеток морфологии и ограниченных ячеек для взаимодействия с эндотелиальных клеток (Рисунок 6B). Наконец, если assay аортального кольца нельзя установить на день рассечение, аорты может храниться при температуре-80 ° C в СМИ ЭГМ-C с 10% диметилсульфоксида (ДМСО) и 10% FBS. Развитию эндотелиальной сети может занять 1-3 d дольше при применении талой аортального кольца, по сравнению с свежие ткани, но эндотелиальной сетей будет достаточно для создания совместного культуры MSC (рис. 6 c).
Как альтернативного производства аортального кольца Сопредседатель культуры оценки, сотовой фракция BME встроенных аортального кольца можно извлечено и проанализированы подачей cytometry (дополнительный рис. 1). Человека конкретных маркер TRA-1-85 (дополнительный Рисунок 1A, B, y ось) положительный клеточный населения от HUCPVC FTM, содержащие Сопредседатель культур была определена как человека MSCs. Совместной маркировки показали низкий выражение эндотелиальных клеток маркера CD31 (дополнительный рис. 1A) и высокое выражение перицит маркера CD146 (дополнительный рис. 1B) в популяции позитивных клеток человека конкретных маркер. Такая оценка может расшифровать возможного иммунофенотипических и происхождение обязательства изменения MSCs, вызванных взаимодействия с эндотелиальных клеток и дополнительную ценную информацию о тип испытания ячейки. Чтобы получить достаточное количество клеток для анализа ФК, клетки, извлеченные из параллельных скважин одной экспериментальной группы могут быть объединены. Важно рассмотреть вопрос об использовании не pre окрашенных MSC, содержащий аортального кольца для cytometry анализ потока так, что напоминают флуоресценции жизнеспособных краска не вмешиваться с сигналом флуорофоров антитела, относящиеся. В противном случае отрицательный строб следует принимать заранее окрашенных клеток флуоресцентным во внимание.
Мы отсортировано MSCs извлеченные формы аортального кольца Сопредседатель культурами (день 7 совместного культуры) с использованием клеток человека поверхности маркер специфическое антитело (TRA-1-85). FTM HUCPVCs и BMSCs, оправился от пробирного аортального кольца были обработаны для ПЦР анализа для проверки выражения ангиогенных генов. Использование коммерчески доступных ПЦР массива, три культуры совместного аортального кольца предусмотрено достаточное количество генетического материала для количественного определения экспрессии генов, 84 человеческого фактора роста (дополнительный рисунок 2A). Предварительные результаты показывают, что FTM HUCPVCs и BMSCs Экспресс ключевых секретируемые ангиогенных факторов на сопоставимых уровнях (дополнительный рисунок 2B). Помимо сравнения уровней выражения различных типов клеток в assay, эффект передачи клетки EBM основе пробирного СМИ от их расширение культуры средств массовой информации должны рассматриваться. При использовании клеток высших фенотипические или генетических пластичности, компаратора контрольной группе человека MSCs в СМИ EBM - без аорты ткани - должны включаться в оценки.
Сходства в ангиогенных факторов выражение MSCs свидетельствует о том, что значительная разница в их сети увеличение не является результатом деятельности различных паракринными. Это в соответствии с ранее замечание, что увеличение прямых Межклеточные взаимодействия, как представляется, содействовать развитию эндотелиальной сети.
Рисунок 1: Схема Роман приложения установки Assay аортального кольца.
Основные этапы установки и анализ MSC Сопредседатель культур с assay аортального кольца, изложенные в твердых коробки и дополнительные замечания изложены в пунктирной коробки. Шкалы бар = 1000 мкм. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Представитель изображение аортального кольца сетевого анализа.
Эндотелиальные сети делятся на три концентрические регионов на основе структурных различий: неструктурированной области в непосредственной близости от аортального кольца ткани (A), разработал структуру эндотелия сетей (B) и развивающихся сетей Расположенный на периферии ex vivo культуры ткани (C). Радиальная сеть роста и форма квадранта для подсчета цикла определяются в развитую сеть эндотелия (B). x: эндотелиальной замкнутой учитываются в форма квадранта. Шкалы бар = 250 мкм. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Флуоресцентные региона Imaging сети зависит от интеграции из человека MSCs в аортального кольца Assay после 24 & 72 ч.
Prestained (зеленый) FTM HUCPVCs и BMSCs были добавлены развивающихся сетей эндотелиальной трубки аортального кольца. Флуоресценции микроскопии изображений, снятых 24 ч после установления сотрудничества культур MSC отображения HUCPVCs FTM, которые мигрируют через ECM и домом для периферийных сетей развивающихся эндотелия (A). Выше изображения масштаб отображения удлиненные морфологии HUCPVCs FTM в тесном контакте с эндотелиальной сетей (B). Меньше BMSCs процесс ECM и домой к эндотелиальной сетям с не наблюдаемый предпочтение периферийных развивающихся сетей (C). BMSCs отображения сферические клетки морфологии (D).
Высокое увеличение изображения микроскопии флуоресцирования prestained MSCs в assay аортального кольца крыс после 72 ч Сопредседатель культуры (E, F). FTM HUCPVCS представляют удлиненные морфологии при отображении эндотелиальной охвата путем прямого взаимодействия для ячеек с эндотелиальных клеток (твердые белые стрелки) в узлах сети и трубочки (E). BMSCs поддерживать сферические клетки морфологии кластерированные в эндотелиальных сетевых узлов (F). Брокен-Эрроу представляет направление роста эндотелия сети из ткани аортального кольца. C:, шкалы бар = 1000 мкм Б, D: шкалаБар = 400 µm. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: Высокое увеличение флуоресценции микроскопии изображений перицит эндотелиальных клеток физических взаимодействий.
Безупречная эндотелиальные клетки были найдены связанные с непрерывной выступов, соединяющий предварительно окрашенные FTM HUCPVCs в трубчатых сети (A). Флуоресцентного изображения предварительно окрашенные эндотелиальной сетей (EC, красный) с предварительно окрашенные FTM HUCPVCs (FTM, зеленый) демонстрируют взаимодействие изложив эндотелиальных клеток, перицит взаимодействий (B). A: шкалы бар = 100 мкм B: шкалы бар = 200 µm. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: Количественная оценка роста сети в лечении MSC группы 5 D после создания совместного культуры.
Малое увеличение фазы контраст микроскопии изображения были взяты из группы лечения аортального кольца мера сети росту и развитию (A). Рассеянные стрелка показывает направление роста сети. Шкалы бар = 250 мкм. микроскопия, изображения были использованы для количественной оценки свойства сети, включая рост средней сети и означает формирование сети цикла в одной пробы штанге. HUCPVCs FTM, способствовали рост сети по сравнению с BMSC совместного культур и необработанной сетей (p ≤0.001) (B). Значение p была рассчитана с использованием односторонней ANOVA быть p <0,0001, используя Тьюки в должность тест (N = 3). Сети петли с по крайней мере четыре закрытых сторонами были количественно (C). FTM HUCPVC совместно культуры развитых большей сети петли по сравнению с BMSC совместного культур (p ≤0.001) и необработанной сетей (р ≤0.01). Значение p была рассчитана с использованием односторонней ANOVA быть p < 0.0001 используя тест Post Тьюки (N = 3). В среднем 4 поля эндотелиальной сетей были количественно. Шкалы бар = 250 мкм. Для попарного сравнения * = p ≤0.05, ** = p ≤0.01, *** = p ≤0.001. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 6: Возможные ошибки в создании Assay аортального кольца.
Аортального кольца, встроенных в неполной полимеризации BME может привести к непоследовательным и сломанной эндотелиальной сетей (A). FTM HUCPVCs витражи для длительных периодов с большой время разрыв между окрашивание и создание совместного культур, доходность минимальный самонаведения и эндотелиальных клеток взаимодействий (B). Эндотелиальные сети от аорты крысы хранятся в-80 ° C и размороженным для аортального кольца assay (C). A: шкалы бар = 250 мкм B, C: шкалы бар = 400 µm. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Дополнительные рисунок 1: Поток Cytometry анализ человеческого FTM HUCPVCs, извлеченные из аорты кольцо Сопредседатель культур.
Клеточных фракций аортального кольца культур были изолированы и обрабатываются для анализа потока цитометрии. Флюорофор конъюгированных антител против конкретных клеток человека поверхности маркер (TRA-1-85, APC) применяется в сочетании с эндотелиальной маркер (CD31, FITC, (A)) или специфические антитела перицит маркер (CD146, FITC, (B)). Положительное для человека маркера (ось y) популяции клеток испытания низкой позитивность для маркера эндотелиальной CD31 (A, Q2) и высоким положительным для перицит маркер CD146 (B, Q6). Это свидетельствует о том, что FTM HUCPVCs их свойства ячейки периваскулярной аортального кольца сотрудничества культур и не развивать эндотелиальной фенотип. Квадранты на участках были определены с использованием изотипа контроль соответствия применяемых первичных антител. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительные рисунок 2: Количественная ПЦР анализ ключевых ангиогенных генов.
Аналогичные генной экспрессии генов ключевых ангиогенных FTM HUCPVCs и BMSCs, после 1 недели совместного культуры в assay аорты кольцо (A). Представитель CT значения приведены в таблице (B). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Существует несколько критических этапов в создании успешных аортального кольца пробирного MSC Сопредседатель культуры эксперимент. Во-первых, являются наиболее важных шагов при изоляции и секционирование аорты: 1) получения исключительно сегмента грудной аорты; 2) тщательно устранения ветвления кровеносных сосудов, соединительной и жировой ткани и; 3) резки даже участки аорты (~ 1 мм) ограничить изменчивость между каждой пробы. Во-вторых успешное внедрение аортального кольца в БМЭ имеет решающее значение для этот assay. Если БМЭ является не полностью полимеризуется или полимеризуется неравномерно, аортального кольца, встроенных в БМЭ не сможет инициировать эндотелиальной прорастания или они могут развивать разрывными эндотелиальной сетей. Если BME полимеризации является недостаточным, анализы не являются надежными для количественной оценки. В-третьих полный обогащенная фактором эндотелиального СМИ необходимо обеспечить питание для аортального кольца для начала прорастания. После аортального кольца кольца инициировали судно прорастания, следующий критические предстоящие шаги включают тип ячейки для проверки. С этой целью MSCs необходимо успешно предварительно окрашенные и ведении для прорастания аортального кольца. Есть два критических процедур для этого раздела. 1) выбрав подходящий день для посева: сети должны находиться в стадии развития и не хорошо достижение высокого охвата культуры. Если своевременно не управляются MSCs, становится сложно количественно чистого эффекта MSCs на развитие сети. 2) prestaining MSCs до того: Если MSCs чрезмерно окрашенные или остаться в Пелле за длительный период времени, глыба произойдет что ухудшает самонаведения и интеграции в рамках эндотелиальной сетей. Наконец количественная оценка сетей может легко быть достигнуто если готовятся соответствующие элементы управления. Аортального кольца без MSCs будет развиваться эндотелиальной сетей, потому что аорты, сам поддерживает прорастания, но MSCs может способствовать большей развития сети с различными сетевые структуры, как описано в этой рукописи. Количественная оценка эндотелиальной сетей должна быть осуществляется по крайней мере 5 d следующие создание совместного культур. Благодаря закрытой системе ангиогенных ответ является несохраняемым и эндотелиальных сети начать вырождающихся, после примерно 7 d. Если цель наблюдения для оценки испытания ячейки типа влияние на развитие эндотелиальной сетей, изображения должны быть приобретены в течение первой недели совместного культивирования.
Возможного изменения текущего анализа может быть применение первичных человеческих тканей. Как часть аорты крысы 1 мм делает одной единицы для совместного культуры, человека аорты может предоставить большое количество секций весьма последовательной измерений. Несмотря на весьма ограниченный наличие жизнеспособного человека основной ткани высокой выходной предлагает потенциальные возможности. При разработке assay для крупномасштабных оценок, может считаться предварительно формируя assay и хранение его компонентов до тех пор, пока клетки для тестирования становятся доступны. БМЕ покрытия могут быть подготовлены на культуре ткани пластины и хранится в виде замороженных, обезвоженный для более длительных периодов времени. Кроме того как мы проверили в нашей лаборатории, крыса аорты ткани можно замороженные и сохранены для последующей заявки, таким образом делая работу с важнейшим элементом анализа более удобным.
Несмотря на многие преимущества assay аортального кольца есть несколько ограничений должны быть перечислены. Во-первых создание пробирного культур может быть сложным. В его нынешнем виде обычные приложения требует достаточные навыки ручного труда. Ошибки оператора можно ввести изменчивости. Это может быть отражено в рост сети и может сделать это трудно достоверно оценить эффект управляемых клеток и, следовательно, важной ангиогенных свойства. Однако эти проблемы схожи, если не меньше, по сравнению с теми из других методов, доступных, и необходимое обучение период может быть удобно, короткие и экономических экспериментов в естественных условиях в отличие от. Во-вторых период задержки между встраивание ex vivo аорты тканей и развития первоначальной сети, отмечающий время клетки администрации должен учитываться пользователем. В-третьих количественная оценка свойств эндотелия сети может занять много времени, но может решаться путем присвоения Параметры визитной карточкой, включая радиального роста, трубку сетка размеров длины и сети. Это можно выполнить с помощью автоматизированного анализа изображений (Image J), которые могут существенно снизить время, необходимое для последовательной и надежной количественной оценки. В-четвертых изменчивость между калибровочных может произойти в результате незначительные несоответствия в животных тканях источник и обработку оператором. Мы обнаружили, что этот вызов может быть эффективно преодолеть и количественная оценка становится статистически надежным путем создания triplicates для каждой группе лечения. И наконец извлечения и сортировки клеток человека и крыса происхождения после пробирного анализа может быть сложным. Однако конкретные протеиназы, включая dispase и решение восстановления клеток может применяться для восстановления клеток для иммунофенотипических или гена анализ выражения.
По сравнению с существующими методами, которые культура типа единого эндотелиальных клеток или жить животных систем, это представил пробирного использует сочетание ex vivo аорты ткани и БМЭ. Эта установка позволяет пользователю получить качественные и количественные данные, выяснения ангиогенных свойства ячейки терапии кандидатов. Сочетая БМЭ и многоклеточной ex vivo ткани предоставляет свойства, тесно имитирует микроокружения, что тип терапевтического ячейки могут столкнуться после местной администрации. Из-за возможности большое количество параллелей и тесного контроля над культуры условий оператор предоставляется с системой, которая содержит необходимые элементы для надежной оценки, а устранение переменных и несоответствия в Животные модели. Кроме того оценки являются более осуществимым, потому что это уменьшает стоимость и необходимость повторных процедур животных. Одноячеистый анализов и большинства животных моделей отсутствие факторов и переменных, представленный иммунных реакций, которые могут возникнуть в клиническое применение клетки терапии кандидатов. Воспалительный процесс изменяет ангиогенеза и, следовательно, терапевтический эффект имплантированных веществ или клетки не могут быть количественно точно. Assay аортального кольца исключает многих воспалительных компонентов, которые будут беспокоить пробирного измерений. Однако она содержит резидентов макрофаги, которые являются важными игроками в развитии microvasculature32. С легкой идентификации эндотелиальной сети и prestained человеческих клеток эффект MSC выделяется воспалительных цитокинов и даже клеточных элементов иммунной системы, можно легко заметить используя этот assay.
Высокий контроль над условиями пробирного и воспроизводимый характер экспериментальной установки пользователем позволяет введение дополнительных элементов в системе. Во-первых аортального кольца assay может использоваться как модель травмы. После встраивания аортального кольца и эндотелиальных прорастания, анализов могут быть введены ишемического повреждения, воспалительные факторов (TNF-α) или бактериальной липополисахарида (LPS), следуют MSC дополнение для определения возможных спасения ангиогенных ответ после травмы. Во-вторых для выяснения возможных механизмов как MSCs способствовать ангиогенных ответ, neutraliЗин антитела могут быть использованы для замолчать потенциальных рецепторов критических для взаимодействия к ячейке. Наконец исследовать свойства паракринными MSCs, аортального кольца assay может быть установка в систему transwell, чтобы исключить эффект взаимодействия к ячейке ангиогенных ответ но фокус на паракринными свойства.
В резюме аортального кольца assay может оценить способность и потенции клетки терапии кандидатов посредничать ECM обработки, мигрируют в районы по ангиогенез и способствовать развитию судна через физический контакт. Аортального кольца ex vivo ангиогенеза assay может быть разработан как ценные, количественного предварительного отбора инструмент для кандидата клеточных линий для восстановительной терапии.
Доктор Клиффорд л Librach является совместное держателем патента: методы изоляции и использования клеток, полученных от первого триместра ткани пуповины. Предоставлено в Канаде и Австралии.
Авторы поблагодарить следующих сотрудников и исследования персонала: Andrée Готье-Фишер, Мэтью Librach, Таня Барретто, Tharsan Velauthapillai и Сара Laronde.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alpha-MEM | Gibco | 12571071 | For FTM HUCPVC and BMSC culture media. |
APC-conjugated anti human TRA-1-85 | R&D Systems | FAB3195A | Human-specific cell marker for flow cytometry and cell sorting |
Basal membrane extract (BME) (Matrigel) | Corning | 354234 | For aorta embedding |
Bullet-kit | Lonza | CC-3162 | Includes: Gentamicin/Amphotericin-B (GA)human Epidermal Growth Factor (hEGF); Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF); R3- Insulin-like Growth Factor-1 (R3-IGF-1); Ascorbic Acid; Hydrocortisone; human Fibroblast Growth Factor-Beta (hFGF-β); Heparin; Fetal Bovine Serum (FBS). Required to prepare EGM |
CellTracker Green CMFDA Dye | Thermo-fisher | C2925 | For staining MSCs, green is picked up optimally by MSCs |
CKX53 Culture Microscope | Olympus | For bright-field imaging of endothelial network development | |
Countess automated cell counter | Invitrogen | C10227 | Cell counting for MSC culture, flow cytometry and qPCR |
Dispase | StemCell technologies | 7923 | For dissociating aortic ring-MSC co-cultures (pre-warm at 37 °C) |
Disposable sterile scalpels | VWR | 21909-654 | For sectioning aorta |
Dulbecco's phosphate buffered saline | Sigma-Aldrich | D8537 | PBS. 1X, Without calcium chloride and magnesium chloride |
Endothelial basal media (EBM) | Lonza | CC-3156 | Basal media required for culturing aortic ring assay-MSC co-cultures (warm at 37 °C before use). Required for EGM and EBM-FBS |
Ethanol, 70%, Biotechnology Grade | VWR | 97064-768 | To sterilize surfaces |
EVOS | Life Technologies | In-house fluorescent microscope to track MSC migration and integration | |
Fetal bovine serum (FBS) (Hyclone) | GE Healthcare | SH3039603 | Serum component of cell culture medium |
FITC-conjugated anti-CD31 antibody | BD | 558068 | Human endothelial marker for flow cytometry |
FITC-conjugated anti-CD146antibody | BD | 560846 | Human pericyte marker for flow cytometry |
Forceps | Almedic | 7727-A10-704 | For handing rat tissue. Can use any similar forceps |
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) | Life Technologies | 14175-094 | 1X Without calcium chloride and magnesium chloride |
HERAcell 150i CO2 Incubator | Thermo Fisher Scientific | 51026410 | For incubating cells |
Human Angiogenesis RT2 profiler PCR array | Qiagen | PAHS-024Z | Human specific and includes primers for 84 genes involved in angiogenesis. Each well is 1 primer reaction |
ImageJ | Open source image processing software. Require Angiogenesis analyzer plugin | ||
LSR II | BD | UHN SickKids FC Facility. For flow cytometry. | |
MoFlo Astrios | Beckman Coulter | UHN SickKids FC Facility. For cell sorting. | |
Penicillin/streptomycin | Gibco | 15140122 | Antibiotic component to buffers and cell culture medium |
RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | For RNA purification. Includes cell lysis buffer |
RT2Easy First Strand Kit | Qiagen | 330421 | For preparation of cDNA for qPCR |
RT2PreAMP cDNA Synthesis Kit | Qiagen | 330451 | Pre-amplification of cDNA if low-yield RNA |
Surgical scissors | Fine Science Tools | 14059-11 | For cutting skin, muscle and aorta |
Sterile gauze | VWR | 3084 | To dampen and sterilize chest fur |
TrypleE | Thermo Fisher Scientific | 12605036 | MSC dissociation enzyme pre-warm at 37 °C |
0.2 μm pore filtration unit | Thermo Fisher Scientific | 566-0020 | To sterilize tissue culture media |
0.25% Trypsin/EDTA | Gibco | 25200056 | For cell dissociation, pre-warm at 37 °C |
10 cm tissue culture dishes | Corning | 25382-428 | For cleaning and sectioning aorta and MSC cell culture |
12 well-cell culture plates | Corning-Sigma Aldrich | CLS3513 | For setting up aortic ring assay-MSC co-cultures |
15 mL tube | BD Falcon | 352096 | For general tissue culture procedures |
70 μm cell strainer | Fisherbrand | 22363548 | To ensure a single cell suspension before flow cytometry or sorting |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены