Zum Anzeigen dieser Inhalte ist ein JoVE-Abonnement erforderlich. Melden Sie sich an oder starten Sie Ihre kostenlose Testversion.
Method Article
Nasen Epithelzellen, durch oberflächliche Schürf Biopsie der menschlichen Freiwilligen erhalten, werden erweitert und auf Gewebekultureinsätze übertragen. Nach Erreichen der Konfluenz werden die Zellen an der Luft Flüssigkeit-Grenzfläche angebaut, was Kulturen der Wimper und nicht-Geißelzellen. Differenzierte Nasen epithelialen Zellkulturen bieten tragfähige experimentelle Modelle für die Untersuchung der Schleimhaut der Atemwege.
In-vitro-Modelle mit humanen primären Epithelzellen sind wesentlich für das Verständnis wichtigen Funktionen des respiratorischen Epithels im Rahmen von mikrobiellen Infektionen oder inhaliert Mittel. Direkte Vergleiche von Zellen von erkrankten Populationen erlauben es uns, verschiedene Phänotypen charakterisieren und sezieren die zugrunde liegenden Mechanismen der Vermittlung Veränderungen in epithelialen Zellfunktion. Kultivierung epithelialer Zellen aus dem menschlichen Tracheobronchialbereich ist gut dokumentiert, aber wird durch die Verfügbarkeit von humanem Lungengewebe oder Invasivität bei der Beschaffung der Bronchien Bürsten Biopsien Dritter. Nasen Epithelzellen durch viel weniger invasive Nasen oberflächliche Schürf Biopsien erhalten und Themen kann mehrfach ohne signifikante Nebenwirkungen biopsiert werden. Darüber hinaus ist die Nase der Einstiegspunkt für die Atemwege und damit eine der ersten Websites, um jede Art von luftgetragenen Stressor ausgesetzt werden, wie Mikroben, Schadstoffe oder Allergene.
Kurz gesagt, werden Nasenepithelzellen an menschlichen Freiwilligen erhalten auf beschichteten Gewebekulturplatten ausgebaut und dann auf Zellkultureinsätze übertragen. Beim Erreichen der Konfluenz werden Zellen weiterhin an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche (ALI) für mehrere Wochen, die mehr physiologisch relevanten Bedingungen schafft, kultiviert werden. Die ALI Kulturbedingungen verwendet definierten Medien, die zu einer differenzierten Epithelien, die morphologischen und funktionellen Eigenschaften ähnlich dem menschlichen Nasenschleimhaut, sowohl mit Flimmerepithel und Schleim produzierenden Zellen aufweist. Gewebekulturplatten mit differenzierten Nasenepithelzellen können in einer Vielzahl von Möglichkeiten, abhängig von den Forschungsfragen (Behandlung mit pharmakologischen Mitteln, Transduktion mit lentiviralen Vektoren, die Exposition gegenüber Gasen oder Infektion mit Mikroben) manipuliert und für zahlreiche verschiedene Endpunkte von analysierende zellulären und molekularen Signalwege, funktionale changes, Morphologie, usw.
In-vitro-Modelle von differenzierten humanen nasalen Epithelzellen wird Ermittlern ermöglichen, neue und wichtige Forschungsfragen mit Hilfe organotypischen experimentelle Modelle, die weitgehend imitieren die Nasenschleimhaut in vivo zu adressieren.
Ziel der Technik
Epithelzellen (EC) in den Atemwegen gehören zu den ersten Websites, um direkt mit inhalativen belastenden Umweltfaktoren, wie z. B. Krankheitserreger, Allergene oder Luftschadstoffe ausgesetzt werden. ECs sind mehr als eine strukturelle Barriere: Sie wirken als eine Telefonzentrale über die Freisetzung von löslichen Mediatoren 6.4 und der Expression von Liganden / Rezeptoren auf ihrer surfac 7-9 initiieren und regulieren die Immunantwort Atem 1-3. Während immortalisierten Zelllinien können als Modelle verwendet werden, um Atmungs ECs in vitro zu untersuchen, können sie einfach in heterogenen Zellpopulationen polarisiert Flimmerepithel und Schleim produzierenden Zellen, ähnlich dem, was in vivo beobachtet zusammen unterscheiden. Wichtige Eigenschaften des respiratorischen Epithels in vivo beobachtet rekapitulieren können primäre Atemwegs ECs verwendet werden. Daher ist aus menschlichen Freiwilligen erhalten unser Ziel war es, unsere Verfahren, das Nasen ECs (NEC) optimieren. Die NEC sind in vitro expandiert und kultiviert, was eine Zellkulturmodell von differenzierten NEC, die viele der Funktionen der Nasenschleimhaut in vivo gesehen nachahmt.
Gründe
Die Verwendung von in vitro-Modelle mit humanen Primär ECs imitiert in vivo-Situation - wie in dieser Studie beschrieben - bietet einzigartige Möglichkeiten, um krankheitsspezifische Unterschiede des ECs, physiologische Parameter mit dem Atemwegsepithel verbunden sind, oder die Wechselwirkungen zwischen ECs und anderen Zelltypen zu untersuchen, wie dendritische Zelle 10, natürliche Killerzellen 11 oder Makrophagen. Mehrere bestehende Verfahren nutzen bronchiale ECs, die invasiv über Bürstenbiopsien bei Bronchoskopien von ansonsten entsorgt Lungengewebe von 12 bis 17 erhalten werden können, oder. Außerdem kommerziellen Quellen zu ausdifferenzierten menschlichen Atemwege epithelialen Zellkulturen zu erhalten, existieren (EpiAirway Modell aus MatTek, Ashland, MA, CloneticsLonza, Basel, Schweiz, MucilAir Epithelix von Sars, Genf Schweiz), wo Ermittler können von verschiedenen Spendern zu wählen. Jedoch aufgrund der begrenzten Pool von kommerziell erhältlichen Epithelzellen, begrenzt oder vorgeschriebenen Menge von Parametern, die Kosten, die mit kommerziell erhalten primären menschlichen Atemwege ECs zugeordnet ist und der begrenzte Zugang zu verworfen Lungengewebe oder frisch erhaltenen humanen bronchialen Biopsiegewebe, verbieten viele Forscher aus der Durchführung von Studien in vollständig differenzierten menschlichen Atemwege ECs. Daher wollten wir eine Technik, die 1) nutzen wird nicht-invasiv gewonnen menschlichen NEC, 2) eine Protokoll ergibt Kulturen der differenzierten humanen Epithel der Atemwege, und 3) reproduzierbar sein Labor in den meisten Einstellungen mit einer bestehenden Infrastruktur Gewebekultur zu entwickeln.
Vorteile gegenüber bestehenden Techniken / Modelle
Beschaffung frischen NEC, verglichen mit der kleinen Atemwege der Bronchien oder ECs, ist viel weniger invasive, Einzels kann mehrfach ohne signifikante Nebenwirkungen biopsiert werden, und oberflächliche Schürfnasen Biopsien in erkrankten Populationen, die sonst nicht für die forschungsbezogenen qualifizieren Bronchoskopien durchgeführt werden. Nichtinvasive oberflächliche Schürf Biopsien zu NEC erhalten damit die Ermittler auf Spender Spezifikation gemäß dem Forschungsziel erreicht werden, um von vornherein festgelegt, einschließlich Alter, Geschlecht, Krankheitsstatus, etc.. So bei der Gestaltung Studien Ermittler nicht durch klinisch verfügbaren Gewebe / epithelialen Probe beschränkt, kaufen teure differenzierten Zellkulturmodellen von kommerziellen Anbietern oder Design invasive Studien Bronchoskopie. Darüber hinaus ist die Leichtigkeit zu erhalten, NEC erhöht die Fähigkeit, Experimente in Zellen von verschiedenen Spendern durchzuführen, die statistische Validierung der beobachteten Befunde erhöht. Schließlich ist die Nase eine der ersten Websites auf jede Art von luftgetragenen Stressoren ausgesetzt werden. So erzeugen in organotypischenKultursystemen imitiert die Nasenschleimhaut sind nützlich für das Studium Inhalation von Viruspartikeln, Schadstoffe, Allergen, oder Gase, die leicht unter Verwendung dieser Zellkultur-System erreicht werden können.
1. Bereiten Plastic Ware: Mantel-Kennzeichen
2. Beziehen und Vorbehandeln Biopsie der Menschen NEC
3. Seed die Zellen auf Kunststoff (Tag 0)
4. Erweiterung der Zellen in den Flaschen
5. Samen der Zellen auf Gewebekultureinsätze
6. Stellen Air flüssig-Grenzfläche Sobald die Zellen vollständig Confluent (wenn die Zellen auf die Transwells sind komplett Confluent)
10 ul PneumaCult 100x Wartung Supplement
2 ul Heparin (einer 2 mg / ml Stammlösung)
5 ul Hydrocortison (einer 96 ul / ml Stammlösung).
Hinweis: Tipps Veränderung zwischen den Platten, sowie die Änderung die Tipps, wenn man vom Scheitelfläche gegenüber basolateralen. Nach ca. 2 Wochen an der ALI, Zellen beginnen zu differenzieren und Zilien angezeigt. Zellkulturen zu erreichen volle Differenzierung nach ca. 4 Wochen an der ALI.
NEC kultiviert nach dem hier beschriebenen Protokoll wieder zu differenzieren in eine heterogene Schicht der ECs von Flimmer-und Nicht-Geißelzellen, die die in vivo Situation (Abbildung 1) besteht. Einige der differenzierten NEC sind Schleim produziert (Zellen Färbung in blau mit AB / PAS, Abbildung 1B). Auch wenn die hier vorgestellten Protokoll optimiert wird, kann die Differenzierung in Bezug auf die Verteilung der Gesamt-Zellpopulationen (: Schleim-produzierenden Zellen: ...
Atem ECs bieten nicht nur eine physische Barriere, um den menschlichen Körper von exogener Stimuli 20 zu schützen, sondern auch als Telefonzentrale über Sekretion von löslichen Mediatoren oder direkte Rezeptor-Ligand-Zell-Zell-Interaktionen zu initiieren und regulieren Immunabwehrreaktionen der Atemwege 3.1 handeln. Um weiter zu untersuchen, die Rolle von ECs in der Immunantwort, um mögliche Unterschiede zwischen ECs aus erkrankten Populationen zu untersuchen, oder die Auswirkungen exogener St...
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Die Autoren bedanken sich bei Lisa Dailey für die hilfreichen Inputs danken.
Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse aus den National Institutes of Health (ES013611 und HL095163) unterstützt, die Flight Attendant Medical Research Institute (FAMRI) und der Environmental Protection Agency (CR83346301) und erklärt, keinen Interessenkonflikt. Der Inhalt ist ausschließlich der Verantwortung der Autoren und nicht unbedingt die offizielle Meinung der National Institutes of Health. Obwohl die in diesem Artikel beschriebenen Forschung wurde zum Teil von der US-Umweltschutzbehörde durch Kooperationsvertrag CR83346301 mit dem Zentrum für Umweltmedizin, Asthma und Lungenbiologie an der University of North Carolina-Chapel Hill finanziert wurde, hat er nicht die ausgesetzt worden Agentur erforderlich Peer und Überprüfung der Politik und daher nicht unbedingt die Meinung der Agentur widerspiegeln, und keine offizielle Bestätigung rein zufällig. Erwähnen of Handelsnamen oder Handelsprodukten stellt keine Billigung oder Empfehlung für den Einsatz. Loretta Müller wird durch den Schweizerischen Nationalfonds mit einem persönlichen Zuschuss unterstützt.
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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten