RU2713803C1 - Method of lung decellularisation for producing extracellular matrix - Google Patents
Method of lung decellularisation for producing extracellular matrix Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713803C1 RU2713803C1 RU2019100826A RU2019100826A RU2713803C1 RU 2713803 C1 RU2713803 C1 RU 2713803C1 RU 2019100826 A RU2019100826 A RU 2019100826A RU 2019100826 A RU2019100826 A RU 2019100826A RU 2713803 C1 RU2713803 C1 RU 2713803C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sodium dodecyl
- solution
- phosphate
- lung
- sample
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Algebra (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к регенеративной медицине, и может быть использовано для получения внеклеточных матриксов органов и тканей, применяемых в реконструктивной хирургии для замены или поддержания функций пораженных органов и тканей.The invention relates to medicine, namely to regenerative medicine, and can be used to obtain extracellular matrices of organs and tissues used in reconstructive surgery to replace or maintain the functions of affected organs and tissues.
Внеклеточный матрикс (ВКМ), который используется в тканевой инженерии, может быть получен различными способами децеллюризации. Известные способы децеллюризации предполагают последовательную многоэтапную обработку ткани растворами детергентов и/или ферментов /1, Hoshiba, Т., Lu, Н., Kawazoe, N. and Chen, G. (2010). Decellularized matrices for tissue engineering. Expert Opinion on Biological Therapy, 10(12), pp. 1717-1728. doi: 10.1517/14712598.2010.534079/. Способы децеллюризации различаются по длительности воздействия и концентрации реагентов, а также способами их введения. Наиболее часто используют такие детергенты, как додецилсульфат натрия, Triton Х-100, дезоксихолат натрия, трипсин в смеси с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА). Децеллюризация осуществляется по следующим схемам: используемую ткань помещают в емкость с реагентом, обеспечивая постоянное перемешивание, или осуществляют перфузию легкого реагентами через кровеносные сосуды.The extracellular matrix (VKM), which is used in tissue engineering, can be obtained by various methods of decellularization. Known methods of decellularization involve sequential multi-stage processing of tissue with solutions of detergents and / or enzymes / 1, Hoshiba, T., Lu, N., Kawazoe, N. and Chen, G. (2010). Decellularized matrices for tissue engineering. Expert Opinion on Biological Therapy, 10 (12), pp. 1717-1728. doi: 10.1517 / 14712598.2010.534079 /. Methods of decellularization vary in duration of exposure and concentration of reagents, as well as methods of their introduction. The most commonly used detergents are sodium dodecyl sulfate, Triton X-100, sodium deoxycholate, and trypsin mixed with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Decellurization is carried out according to the following schemes: the tissue used is placed in a container with a reagent, providing constant mixing, or perfusion of the lung with reagents through blood vessels is carried out.
Существуют различные способы децеллюризации легкого, однако, известные способы обладают рядом недостатков: из обрабатываемой ткани не удаляются все клетки, остаются их ядра или возникают механические повреждения целостности ВКМ.There are various methods for lung decellularization, however, the known methods have several disadvantages: all cells are not removed from the treated tissue, their nuclei remain, or mechanical damage to the integrity of the ECM occurs.
Известен способ децеллюризации легких /2, см. патент RU 2547799/, заключающийся в постоянной, соответствующей физиологическим параметрам, вентиляции легких атмосферным воздухом через трахею. При этом, в течение 24 часов производится перфузия легких путем последовательного введения через легочную артерию децеллюризирующих растворов: фосфатного буфера, 1% водного раствора дезоксихолата натрия, свиной панкреатической ДНКазы I, очищенной воды с равной продолжительностью времени воздействия.A known method of lung decellulation / 2, see patent RU 2547799 /, which consists in constant, corresponding to physiological parameters, ventilation of the lungs with atmospheric air through the trachea. At the same time, perfusion of the lungs is carried out within 24 hours by sequentially introducing through the pulmonary artery decellulating solutions: phosphate buffer, 1% aqueous solution of sodium deoxycholate, porcine pancreatic DNase I, purified water with an equal duration of exposure time.
Недостатки данного метода заключаются в сложности проведения катетеризации легочной артерии у мелких лабораторных животных, а также необходимости использования химических реагентов с высокой стоимостью, таких как ДНКаза и дезоксихолат натрия, что существенно затрудняет проведение данного метода.The disadvantages of this method are the difficulty of conducting catheterization of the pulmonary artery in small laboratory animals, as well as the need to use high-cost chemicals such as DNase and sodium deoxycholate, which makes it difficult to perform this method.
Прототипом является способ децеллюризации ткани легкого мыши /3, Nonaka, P., Uriarte, J., Campillo, N., Melo, E., Navajas, D., R. and Oliveira, L. (2014). Mechanical properties of mouse lungs along organ decellularization by sodium dodecyl sulfate. Respiratory Physiology & Neurobiology, 200, pp. 1-5. http://dx.doi.org/10.1016/j.resp.2014.04.008/. Данный способ состоит из отмывания комплекса легкого и трахеи от остатков крови, 4 циклов заморозки при -80°С и разморозки при комнатной тепературе, по 10 минут каждый цикл. После чего последовательно через трахею в легкие вводится 2 мл фосфатно-солевого буфера 6-8 раз, 2,5 мл деионизированной воды 6-8 раз, и 2,5 мл 1% раствора додецил сульфата натрия. Далее комплекс органов помещается на 24 часа, последовательно в 1% додецилсульфата натрия при комнатной температуре, затем в фосфатный буфер при постоянном перемешивании при комнатной температуре. После чего легкие перекладываются в чистый раствор фосфатно-солевого буфера для последующего хранения при 4°С.The prototype is a method for decellularization of lung tissue of a mouse / 3, Nonaka, P., Uriarte, J., Campillo, N., Melo, E., Navajas, D., R. and Oliveira, L. (2014). Mechanical properties of mouse lungs along organ decellularization by sodium dodecyl sulfate. Respiratory Physiology & Neurobiology, 200, pp. 1-5. http://dx.doi.org/10.1016/j.resp.2014.04.04.008/. This method consists of washing the lung and trachea complex from blood residues, 4 freezing cycles at -80 ° C and defrosting at room temperature, for 10 minutes each cycle. Then, 2 ml of phosphate-buffered saline 6-8 times, 2.5 ml of deionized water 6-8 times, and 2.5 ml of 1% sodium dodecyl sulfate solution are injected into the lungs through the trachea. Next, the organ complex is placed for 24 hours, sequentially in 1% sodium dodecyl sulfate at room temperature, then in a phosphate buffer with constant stirring at room temperature. Then the lungs are transferred to a clean solution of phosphate-saline buffer for subsequent storage at 4 ° C.
Основными недостатками данного способа являются недостаточная степень удаления клеток и элементов клеток из ткани, низкая эффективность использования одного агента для децеллюризации, и высокий риск контаминации ткани, из-за длительности протокола и отказа от антибиотиков.The main disadvantages of this method are the insufficient degree of removal of cells and cell elements from the tissue, the low efficiency of using one agent for decellularization, and a high risk of tissue contamination, due to the duration of the protocol and the rejection of antibiotics.
Техническая проблема, решаемая данным изобретением, состоит в создании способа, позволяющего максимально эффективно удалять клеточные структуры из тканей легкого, при этом сохраняя целостность общей структуры ВКМ, снижая риск его контаминации микроорганизмами.The technical problem solved by this invention is to create a method that allows the most efficient removal of cellular structures from lung tissue, while maintaining the integrity of the overall structure of the ECM, reducing the risk of its contamination by microorganisms.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе децеллюризации легкого для получения внеклеточного матрикса, включающем четыре цикла заморозки при -80°С и разморозки при 37°С, по 10 минут каждый цикл, и последовательного промывания правого и левого легких через трахею растворами: 2,5 мл денонсированной воды 6-8 раз, 2 мл фосфатно-солевого буфера + пенициллин/стрептомицин 5%, 6-8 раз, и 5 мл 1% раствора додецил сульфата натрия, с последующим помещением комплекса органов на 24 часа - первые сутки, в 150 мл 1% раствора додецилсульфата натрия при постоянном перемешивании, в первые сутки образец помещается в 150 мл 1% раствора додецилсульфата натрия при 37°С, а затем - на следующие 24 часа - вторые сутки, образец помещается в 150 мл 1% раствора додецилсульфата натрия + 0,5% этилендиаминтетрауксусной кислоты, при 37°С и постоянном перемешивании, после чего - в раствор фосфатно-солевого буфера + пенициллин/стрептомицин 5% при 4°С, где образец может храниться в течение двух недель до использования.The essence of the invention lies in the fact that in the method of lung decellularization to obtain an extracellular matrix, comprising four cycles of freezing at -80 ° C and defrosting at 37 ° C, for 10 minutes each cycle, and sequential washing of the right and left lungs through the trachea with solutions: 2 5 ml of denounced water 6-8 times, 2 ml of phosphate-buffered saline + penicillin / streptomycin 5%, 6-8 times, and 5 ml of 1% sodium dodecyl sulfate solution, followed by placement of the organ complex for 24 hours - the first day, in 150 ml of 1% sodium dodecyl sulfate solution at constant stirring, on the first day the sample is placed in 150 ml of a 1% solution of sodium dodecyl sulfate at 37 ° C, and then on the next 24 hours - the second day, the sample is placed in 150 ml of a 1% solution of sodium dodecyl sulfate + 0.5% ethylenediaminetetraacetic acid, at 37 ° C and constant stirring, after which - into a solution of phosphate-saline buffer + penicillin / streptomycin 5% at 4 ° C, where the sample can be stored for two weeks before use.
Способ децеллюризации комплекса из двух легких осуществляется следующим образом. Приготавливают раствор №1 - 1% раствор додецилсульфата натрия на деионизированной воде, емкость помещается в термостат при 37°С до полного растворения додецилсульфата натрия. Приготавливают раствор №2 - 1% раствор додецилсульфата натрия + 0,5% ЭДТА в деионизированной воде, емкость помещается в термостат при 37°С до полного растворения веществ. Приготавливают раствор №3 - 150 мл раствора фосфатно-солевого буфера + пенициллин/стрептомицин 5%. Производится забор комплекса органов крысы, состоящего из трахеи и обоих легких. После чего комплекс подвергается четырем циклам заморозки при -80°С и разморозки при 37°С, по 10 минут каждый цикл. Далее легкие промываются путем введения фосфатно-солевого буфера + пенициллин/стрептомицин 5%. через трахею 6-8 раз по 2 мл. Следующим этапом, легкие промываются путем введения деионизированной воды по 2,5 мл 6-8 раз через трахею. После завершения промывания, в легкие, через трахею медленно вводится 5 мл 1% додецилсульфата натрия, раствор должен наполнить легкие. Далее комплекс помещается в 150 мл 1% раствор додецилсульфата натрия, на 24 ч. (первые сутки), с постоянным перемешиванием при 37°С. После обработки детергентом, легкие извлекаются и промываются путем введения 15 мл фосфатно-солевого буфера через трахею. Следующим этапом органы помещаются в 1% раствор додецилсульфата натрия + 0,5% ЭДТА, на 24 ч.(вторые сутки), при постоянном перемешивании раствора при 37°С. Завершающим этапом является помещения комплекса из легких и трахеи в фосфатно-солевой буфер + пенициллин/стрептомицин 5% и при 4°С. В данном растворе легкие могут храниться в течение двух недель перед использованием.The method of decellularization of a complex of two lungs is as follows. Prepare a solution No. 1 - 1% solution of sodium dodecyl sulfate in deionized water, the container is placed in a thermostat at 37 ° C until the sodium dodecyl sulfate is completely dissolved. Prepare a solution No. 2 - 1% solution of sodium dodecyl sulfate + 0.5% EDTA in deionized water, the container is placed in a thermostat at 37 ° C until the substances are completely dissolved. Prepare a solution No. 3 - 150 ml of a solution of phosphate-saline buffer + penicillin / streptomycin 5%. A complex of rat organs consisting of a trachea and both lungs is taken. After which the complex undergoes four cycles of freezing at -80 ° C and defrosting at 37 ° C, for 10 minutes each cycle. Next, the lungs are washed by introducing phosphate-buffered saline + penicillin / streptomycin 5%. through the trachea 6-8 times in 2 ml. The next step, the lungs are washed by introducing 2.5 ml of deionized water 6-8 times through the trachea. After washing, 5 ml of 1% sodium dodecyl sulfate is slowly injected into the lungs through the trachea, the solution should fill the lungs. Next, the complex is placed in 150 ml of a 1% sodium dodecyl sulfate solution for 24 hours (first day), with constant stirring at 37 ° C. After treatment with detergent, the lungs are removed and washed by injecting 15 ml of phosphate-saline buffer through the trachea. The next stage, the organs are placed in a 1% solution of sodium dodecyl sulfate + 0.5% EDTA, for 24 hours (second day), with constant stirring of the solution at 37 ° C. The final stage is the placement of the complex from the lungs and trachea in phosphate-buffered saline + penicillin / streptomycin 5% and at 4 ° C. In this solution, the lungs can be stored for two weeks before use.
Изобретение было проверено путем гистологического анализа с использованием окраски гематоксилин-эозина и проведения сканирующей электронной микроскопии полученных децеллюризированных образцов. Окраска с помощью гематоксилина/эозина на световой микроскопии показывает 99,9% удаление клеток и их ядер из тканей легкого. Данные электронной микроскопии демонстрируют сохранение структуры ВКМ легкого, без признаков нарушения его целостности. Признаки бактериальной контаминации отсутствуют.The invention was verified by histological analysis using hematoxylin-eosin staining and scanning electron microscopy of the obtained decellularized samples. Hematoxylin / eosin staining by light microscopy shows 99.9% removal of cells and their nuclei from lung tissue. Electron microscopy data demonstrate the preservation of the structure of the lung ECM, without signs of violation of its integrity. There are no signs of bacterial contamination.
Технический результат от использования способа - получение децеллюризированного комплекса органов, не содержащего клеточных элементов и нуклеиновых кислот, состоящего из трахеи, правого и левого легкого, который в дальнейшем может использоваться для приготовления 3D биологических каркасов с последующей культивацией различных адгезионных клеточных культур.The technical result from the use of the method is to obtain a decellularized complex of organs that does not contain cellular elements and nucleic acids, consisting of the trachea, the right and left lungs, which can then be used to prepare 3D biological scaffolds with subsequent cultivation of various adhesive cell cultures.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100826A RU2713803C1 (en) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | Method of lung decellularisation for producing extracellular matrix |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019100826A RU2713803C1 (en) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | Method of lung decellularisation for producing extracellular matrix |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2713803C1 true RU2713803C1 (en) | 2020-02-07 |
Family
ID=69625517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019100826A RU2713803C1 (en) | 2019-01-10 | 2019-01-10 | Method of lung decellularisation for producing extracellular matrix |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2713803C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791987C1 (en) * | 2022-04-08 | 2023-03-15 | Карина Игоревна Мелконян | Method of decellularization of pig dermis for reconstructive plastic surgery |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110287071A1 (en) * | 2009-02-01 | 2011-11-24 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. | Methods of generating tissue using devitalized, acellular scaffold matrices derived from micro-organs |
RU2504334C1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный Центр сердца, крови и Эндокринологии имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method of decellularisation of small-calibre blood vessels |
RU2524619C2 (en) * | 2013-04-02 | 2014-07-27 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения г. Москвы | Method for making dermal matrix |
RU2547799C1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-04-10 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Росийской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России) | Method for designing bioengineered rat's lung frame |
RU2550286C1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-05-10 | Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ, Минздрава России) | Method of modelling bioengineered heart matrix in experiment on rat |
RU2665962C1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-09-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Матрифлекс" | Bioresorable biological matrix for substitution of bone tissue defects and method of its obtaining |
-
2019
- 2019-01-10 RU RU2019100826A patent/RU2713803C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110287071A1 (en) * | 2009-02-01 | 2011-11-24 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. | Methods of generating tissue using devitalized, acellular scaffold matrices derived from micro-organs |
RU2504334C1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный Центр сердца, крови и Эндокринологии имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method of decellularisation of small-calibre blood vessels |
RU2524619C2 (en) * | 2013-04-02 | 2014-07-27 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения г. Москвы | Method for making dermal matrix |
RU2547799C1 (en) * | 2013-12-24 | 2015-04-10 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Росийской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России) | Method for designing bioengineered rat's lung frame |
RU2550286C1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-05-10 | Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Кубанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО КубГМУ, Минздрава России) | Method of modelling bioengineered heart matrix in experiment on rat |
RU2665962C1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-09-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Матрифлекс" | Bioresorable biological matrix for substitution of bone tissue defects and method of its obtaining |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Nonaka P/ et all., Mechanical properties of mouse lungs along organ decellularization by sodium dodecyl sulfate. Respiratory Physiology & Neurobiology, 200, pp. 1-5. http://dx.doi.org/10.1016/j.resp.2014.04.008/. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2791987C1 (en) * | 2022-04-08 | 2023-03-15 | Карина Игоревна Мелконян | Method of decellularization of pig dermis for reconstructive plastic surgery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20220062349A1 (en) | Decellularization and recellularization of organs and tissues | |
JP7361591B2 (en) | human liver scaffold | |
Crapo et al. | An overview of tissue and whole organ decellularization processes | |
RU2635478C2 (en) | Cell content removal and recovery in organs and tissues | |
ES2881079T3 (en) | Tissue graft decellularization method | |
Nari et al. | Preparation of a three-dimensional extracellular matrix by decellularization of rabbit livers | |
CN105392506B (en) | Implant and manufacture the method for implant by making tissue decellularization under negative pressure | |
Tebyanian et al. | A comparative study of rat lung decellularization by chemical detergents for lung tissue engineering | |
CN107233621A (en) | Natural soft tissue goes the preparation method of cellular matrix | |
CN103525119A (en) | Cartilage staining solution, bone staining method and method for preparing embryonic bone specimen by using bone staining method | |
CN107397972A (en) | A kind of preparation method of animal skin acellular matrix dressing and the dressing of gained | |
Ye et al. | An approach to preparing decellularized whole liver organ scaffold in rat | |
RU2713803C1 (en) | Method of lung decellularisation for producing extracellular matrix | |
Berman et al. | The influence of the flow of detergent and donor characteristics on the extracellular matrix composition after human pancreas decellularization | |
RU2717088C1 (en) | Method of producing acellular dermal matrix | |
Antarianto et al. | Decellularization of liver cubes using multiple site syringe injection for generating native liver scaffold: Preliminary report | |
CN107137769A (en) | A kind of preparation method of the full organ acellular matrix of heart | |
Bodhak et al. | Combinatorial cassettes to systematically evaluate tissue-engineered constructs in recipient mice | |
CN105920671A (en) | Nerve graft preparing method and product of nerve graft | |
RU2662554C2 (en) | Material preparation method for establishing the bio-engineering structure of the esophagus | |
Sonpho et al. | ECM-body: A cell-free 3D biomimetic scaffold derived from intact planarian body | |
CN106823014A (en) | Implantable biodegradable microporous alumina retort stand | |
CN104984396B (en) | The preparation method and product of organic-inorganic core sheath structure composite biomaterial | |
RU2791987C1 (en) | Method of decellularization of pig dermis for reconstructive plastic surgery | |
JP2021532841A (en) | Cell-free organs and how to generate them |