A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
الخلايا الظهارية الأنفية، تم الحصول عليها من خلال كشط سطحية خزعة من متطوعين من البشر، يتم توسيع ونقل على إدراج زراعة الأنسجة. عند بلوغ confluency، وتزرع الخلايا في واجهة السائل الهواء، مما أسفر عن ثقافات خلايا مهدبة وغير مهدبة. متباينة الثقافات الخلايا الظهارية الأنف تقديم نماذج تجريبية قابلة للحياة لدراسة الغشاء المخاطي في الجهاز التنفسي.
نماذج في المختبر باستخدام خلايا الظهارية الابتدائي الإنسان ضرورية في فهم المهام الرئيسية للظهارة التنفسية في سياق الالتهابات الميكروبية أو وكلاء استنشاقه. مقارنات مباشرة من الخلايا التي تم الحصول عليها من السكان المريضة تسمح لنا لتوصيف الظواهر المختلفة وتشريح الآليات الكامنة وراء التوسط تغييرات في وظيفة الخلايا الظهارية. زراعة الخلايا الظهارية من المنطقة رغامي قصبي الإنسان قد تم توثيقه جيدا، ولكن محدودة بسبب توافر أنسجة الرئة الإنسان أو الغازية المرتبطة الحصول على فرش الخزعات الشعب الهوائية. ويتم الحصول على الخلايا الظهارية من خلال الأنف أقل بكثير الغازية سطحية الخزعات كشط الأنف والموضوعات يمكن تحتاج فحص عدة مرات مع عدم وجود آثار جانبية كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، والأنف هو نقطة الدخول إلى الجهاز التنفسي، وبالتالي واحدة من المواقع الأولى أن تتعرض إلى أي نوع من الضغوطات المحمولة جوا، مثل العوامل الميكروبية، والملوثات، أو المواد المسببة للحساسية.
لفترة وجيزة، يتم توسيع الخلايا الظهارية الأنف تم الحصول عليها من متطوعين من البشر على المغلفة لوحات زراعة الأنسجة، ثم نقل على إدراج ثقافة الخلية. عند بلوغ confluency، تستمر الخلايا المراد تربيتها في واجهة الهواء السائل (علي)، لعدة أسابيع، مما يخلق أكثر من الناحية الفسيولوجية الظروف ذات الصلة. يستخدم حالة الثقافة ALI سائل الإعلام المعرفة مما يؤدي إلى ظهارة متباينة التي يسلك الخصائص المورفولوجية والوظيفية مشابهة لظهارة الأنف البشري، مع كل من خلايا مهدبة والمخاط المنتجة. إدراج زراعة الأنسجة مع الخلايا الظهارية الأنف متباينة يمكن التلاعب بها في مجموعة متنوعة من الطرق اعتمادا على أسئلة البحث (العلاج مع وكلاء الدوائية، تنبيغ مع ناقلات lentiviral، والتعرض للغازات، أو العدوى الميكروبية مع وكلاء) وتحليل للعديد من نقاط النهاية مختلفة تتراوح بين مسارات الخلوية والجزيئية، الفصل الوظيفيفي نفس الفئة، مورفولوجيا، الخ
نماذج في المختبر من خلايا الظهارية البشرية المتباينة الأنف ستمكن المحققين لمعالجة الرواية وأسئلة بحثية هامة باستخدام نماذج تجريبية عضوي النمط التي تحاكي إلى حد كبير الظهارة الأنفية في الجسم الحي.
الهدف من هذه التقنية
الخلايا الظهارية (ECS) في الشعب الهوائية هي من بين المواقع الأولى أن تتعرض مباشرة إلى الضغوطات البيئية المستنشقة، مثل مسببات الأمراض، والمواد المسببة للحساسية أو ملوثات الهواء. ECS أكثر من حاجز الهيكلية: وهي بمثابة لوحة مفاتيح لبدء وتنظيم الاستجابة المناعية في الجهاز التنفسي 1-3 عن طريق الافراج عن وسطاء للذوبان 4-6 والتعبير عن بروابط / المستقبلات على السطحية بهم 7-9. بينما خطوط الخلايا مخلد يمكن استخدامها كنماذج لدراسة الجهاز التنفسي ECS في المختبر، فإنها تفشل على التمايز إلى السكان الخلية غير متجانسة تتكون من خلايا مهدبة الاستقطاب والمخاط المنتجة، على غرار ما لوحظ في الجسم الحي. لألخص الخصائص المهمة للظهارة التنفسية لوحظت في الجسم الحي، ويمكن استخدام ECS الهوائية الأولية. وبالتالي، كان هدفنا لتحسين أسلوبنا استخدام الأنف ECS (NECS) تم الحصول عليها من متطوعين من البشر. يتم توسيع NECS وتربيتها في المختبر، مما أسفر عن ثقافة نموذج الخلية من NECS متباينة الذي يحاكي العديد من الميزات من الظهارة الأنفية ينظر في الجسم الحي.
الأساس المنطقي
استخدام نماذج في المختبر مع ECS الابتدائي الإنسان في محاكاة الوضع الجسم الحي - كما هو موضح في هذه الدراسة - يعطي إمكانيات فريدة لدراسة الاختلافات مرض معين من ECS، المعلمات الفسيولوجية المرتبطة ظهارة الهوائية، أو التفاعلات بين ECS وأنواع الخلايا الأخرى، مثل الخلايا الجذعية 10، والخلايا القاتلة الطبيعية 11 أو الضامة. العديد من الأساليب القائمة الاستفادة ECS الشعب الهوائية، والتي يمكن الحصول عليها عبر خزعات جراحية فرشاة خلال bronchoscopies، أو خلاف ذلك من التخلص منها أنسجة الرئة 12-17. بالإضافة إلى ذلك، للحصول على مصادر تجارية متباينة تماما الهوائية الإنسان الثقافات الخلايا الظهارية وجود (نموذج EpiAirway من ماتيك، آشلاند، MA، Cloneticsمن ونزا، بازل، سويسرا، MucilAir من Epithelix سارس، جنيف سويسرا)، حيث يمكن للمحققين اختيار من مختلف الجهات المانحة. ومع ذلك، نظرا لمجموعة محدودة من الخلايا الظهارية المتاحة تجاريا، أو مجموعة محدودة من المعلمات المقررة، فإن التكلفة المرتبطة الحصول على تجاريا الهوائية الإنسان الأساسية ECS، ومحدودية فرص الحصول على التخلص من أنسجة الرئة أو التي تم الحصول عليها حديثا الأنسجة الخزعة القصبي الإنسان، وتحظر العديد من المحققين من إجراء دراسات في مجرى الهواء ECS الإنسان متباينة تماما. لذلك، شرعنا في تطوير تقنية من شأنها أن 1) الاستفادة NECS الإنسان الحصول عليها غير جراحية، 2) توفير بروتوكول الغلة ثقافات متباينة ظهارة الهوائية الإنسان، و 3) أن تكون قابلة للتكرار في معظم الإعدادات المختبر مع البنية التحتية القائمة زراعة الأنسجة.
المزايا على تقنيات موجودة / نماذج
الحصول على NECS جديدة، بالمقارنة مع الشعب الهوائية أو الشعب الهوائية الصغيرة ECS، هو أقل بكثير الغازية، الفرديةو يمكن تحتاج فحص عدة مرات مع عدم وجود آثار جانبية كبيرة، ويمكن أن تجرى سطحية الخزعات كشط الأنف في السكان المريضة التي لولاها لم يكن مؤهلا للحصول bronchoscopies البحوث ذات الصلة. موسع الخزعات كشط سطحي للحصول على NECS تسمح المحقق لوضع مواصفات المانحة بداهة، بما في ذلك السن والجنس والحالة المرضية، الخ وفقا لهدف البحث إلى أن يتحقق. وبالتالي، عند تصميم الدراسات البحثية المحققين لا تقتصر من قبل الأنسجة المتوفرة سريريا / عينة الظهارية، وشراء مكلفة متباينة نماذج ثقافة الخلية من الباعة التجارية، أو تصميم الدراسات القصبات الغازية. بالإضافة إلى ذلك، وسهولة الحصول على NECS يزيد من القدرة على إجراء التجارب في الخلايا من مختلف الجهات المانحة، مما يعزز من التحقق من صحة النتائج الإحصائية لوحظ. أخيرا، الأنف هي واحدة من المواقع الأولى أن تتعرض إلى أي نوع من الضغوطات المحمولة جوا. وبالتالي، وتوليد عضوي النمط فيالمختبر أنظمة محاكاة الثقافة الظهارة الأنفية هي مفيدة لدراسة استنشاق الجسيمات الفيروسية، والملوثات، حساسية، أو الغازات، وهو ما يمكن تحقيقه بسهولة باستخدام هذا النظام ثقافة الخلية.
1. إعداد بلاستيك وير: معطف بلايت
2. والحصول على خزعة من Pretreating NECS الإنسان
3. Sعيد على خلايا البلاستيك (يوم 0)
4. توسيع الخلايا في قوارير
5. بذر خلايا في الأنسجة الثقافة إدراجات
6. إنشاء واجهة الهواء السائل مرة واحدة في الخلايا هي مندمج تماما (عندما خلايا في Transwells هي تماما مندمج)
10 ميكرولتر PneumaCult 100X الملحق الصيانة
2 ميكرولتر الهيبارين (من محلول المخزون 2 ملغ / مل)
5 ميكرولتر هيدروكورتيزون (من محلول المخزون 96 ميكرولتر / مل).
ملاحظة: تغيير نصائح بين لوحات، وكذلك تغيير نصائح عند الانتقال من سطح قمية مقابل basolateral. بعد حوالي 2 أسابيع في ALI، تبدأ الخلايا على التمايز وتظهر أهداب. مزارع الخلايا تصل إلى التمايز كامل بعد حوالي 4 أسابيع في ALI.
مثقف NECS بعد بروتوكول هنا وصفت إعادة التفريق، في طبقة غير متجانسة من ECS يتألف من خلايا مهدبة وغير مهدبة، ويمثل الوضع في الجسم الحي (الشكل 1). بعض NECS المتباينة هي المخاط إنتاج (خلايا تلطيخ في الزرقاء باستخدام AB / PAS، الشكل 1B). على الرغم من أن بروتوكول ...
توفير ECS الجهاز التنفسي ليس فقط حاجز مادي لحماية جسم الإنسان من مؤثرات خارجية 20، ولكن أيضا بمثابة لوحة مفاتيح لبدء وتنظيم الاستجابات الدفاع المناعي الجهاز التنفسي 1-3 عن طريق إفراز وسطاء للذوبان أو مستقبلات يجند المباشر التفاعلات خلية خلية. من أجل مواصلة ?...
والكتاب ليس لديهم ما يكشف.
فإن الكتاب أود أن أشكر ليزا دايلي للمدخلات مفيدة.
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة (ES013611 وHL095163)، ومضيفات معهد البحوث الطبية (FAMRI)، وكالة حماية البيئة (CR83346301) وتعلن أي تضارب في المصالح. المحتوى هو فقط من مسؤولية الكتاب ولا تمثل بالضرورة وجهة النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة. وإن كان قد مولت البحث الموضحة في هذه المقالة في جزء من وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة من خلال التعاون CR83346301 اتفاق مع مركز الطب البيئي والربو وعلم الأحياء الرئة في جامعة نورث كارولينا، تشابل هيل، لم يخضع ل الوكالة نظير المطلوبة واستعراض السياسات وبالتالي لا تعكس بالضرورة وجهة نظر الوكالة، وليس موافقة رسمية يجب أن يكون تفسيره. يذكر سالأسماء التجارية و أو المنتجات التجارية لا يشكل موافقة أو توصية للاستخدام. ويدعم وريتا مولر من قبل مؤسسة العلوم الوطنية السويسرية بمنحة الشخصية.
Name | Company | Catalog Number | Comments | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nasal speculum | Welch Allyn | Model 22009 | 9 mm, reusable polyproylene | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Operating otoscope | Welch Allyn | Model 21700 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rhino probe cell cuvette | Arlington Scientific | SY-96-092 | bend the head of the cuvette a little more | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
12-well culture plates | Corning | 3512 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transwell membrane cell culture inserts | Corning | 3460 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tissue culture flask | Corning | 430639 and 430641 | T25 and T75 vented flask | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
RPMI 1640 media (with L-Glutamine) | Gibco | 11875 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bronchial/Tracheal Epithelial Cell Growth Medium | Cell applications | 511-500 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
BEGM Bronchial Epithelial Cell Growth Medium | Lonza | CC-3170 | This comes as a kit of one bottle of medium and vials with supplements. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sodium Bicarbonate 7.5% solution | Gibco | 25080 | Use as it is. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
NuSerum | BD Biosciences | 355104 | Use as it is. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
BAMBANKER freezing media | BAMBANKER | 302-14681 | Use as it is. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CoolCell | Biocision | HTBCS-136 | (CryoPrep alcohol-free cell freezing container) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PureCol | AdvancedBioMatrix | 5005-B | dilute 1:100 with sterile water (should be roughly 0.03 mg/ml)use 500 μl/well of a 12-well plate | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HBSS with Ca2 and Mg2+ | Gibco | 14025 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DNAse 1 | Sigma | DN25 | Dissolve at 1.5 mg/ml, which is a 100x solution, add 10 μl to each ml of media | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Trypsin, 0.25%, 1x, with phenol red | Gibco | 25200-056 | Use at it is | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Soy Bean Trypsin Inhibitor (SBTI) | Sigma | T6522 | Use dissolved in HBSS at a concentration of 1 mg/ml | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Retinoic acid | Sigma | R7632 | Make it up 100 μM stock solution (see below), dilute to 10 μM with absolute alcohol, take 5 μl of this and add it to 1 ml BEGM media (our working solution). All-trans Retinol has a coefficient of extinction of 52,480 in ethanol at 325 nm. Dissolve 25 mg in 50 ml absolute ethanol. Serial dilutions need to be made, dilute 50 ml of stock in 450 ml absolute ethanol, take 50 ml of this, dilute in 450 ml absolute ethanol, take 50 ml of this, dilute in 450 ml absolute ethanol, and again take 50 ml of this, dilute in 450 ml absolute Ethanol, take 100 ml of this and dilute in 900 ml absolute ethanol and read in the spectrophotometer at 325 nm, this number is then multiplied by its’ dilution factor, then divided by the extinction coefficient of 52,480, this will give a number in mM. Make a 100 mM stock (store at -20 °C) and from this stock a 10 mM aliquot is made, the daily retinoic acid needed would be 5 ml of this 10 mM aliquot in 995 ml ALI media. Example: 325nm reading is 1.15. 1.15 x 10,000 (dilution factor) / 52,480 = 0.219 = 219 mM, make a 100 mM stock from this, in absolute ethanol. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DMEM high glucose (1x), liquid, with L-glutamine and sodium pyruvate | Gibco | 11995 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bovine Pituitary Extract | Gibco | 13028-014 | Used for BEGM ALI media. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nystatin | Sigma | N4014-50 mg | Make up a solution of 3.3 mg/ml. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bovine Serum Albumin | Fisher Scientific | BP1600-100 | Make up a solution of 10 mg/ml solution in milliQ water. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PneumaCult-ALI media | StemCell | 5001 | This comes as a kit of one bottle of medium and vials with supplements. For details see below. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hydrocortisone | StemCell | 7904 | Dissolve 2.4 mg hydrocortisone in 1 ml ddH2O (used to make the 200x Hydrocortisone stock solution) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heparin Sodium Salt in PBS (2 mg/ml) | StemCell | 7980 | Use at it is. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Filter flasks (500 ml) | Corning | 431097 | 0.22 μm pore size | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Filter tubes (50 ml) | Millipore | SCGP00525 | Steriflip, 0.22 μm pore size | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pipette tips - ART Barrier Tips | Molecular Bioproducts | 2139RI, 2069RI, 2179RI | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conical tubes, sterile, 15 ml and 50 ml | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ddH2O, absolute ethanol, ice | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CO2 incubator | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
refrigerated centrifuge | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
biological safety cabinet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
pipettes (p2, p200, p1000), 9 in glass pipettes | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gloves | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
lab coat with tight cuffs | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved