A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
תאי אפיתל באף, שהושגו באמצעות ביופסיה לגרד שטחית של מתנדבים אנושיים, הם התרחבו ומועברים על גבי מוסיף בתרבית רקמה. בהגיעם confluency, תאים גדלים בממשק נוזל האוויר, מניב תרביות של תאי ריסי ולא ריסי. תרביות תאי אפיתל באף מובחנות לספק מודלים ניסויים מעשי ללימוד הרירית בדרכי הנשימה.
במודלים של מבחנה באמצעות תאי האפיתל אנושיים עיקריים חיוניים בהבנת פונקציות עיקריות של האפיתל בדרכי הנשימה בהקשר של זיהומי חיידקים או סוכנים בשאיפה. השוואה ישירה של תאים המתקבלות מאוכלוסיות חולות מאפשרת לנו לאפיין פנוטיפים שונים ולנתח את מנגנוני תיווך שינויים בתפקוד תאי אפיתל. Culturing תאי האפיתל מאזור tracheobronchial האנושי תועד היטב, אך מוגבל על ידי הזמינות של רקמה אנושית ריאות או הפולשנות הקשורים בקבלת ביופסיות מברשות הסימפונות. מתקבלים תאי אפיתל באף באמצעות ביופסיות לגרד באף שטחיות הרבה פחות פולשנית ויכולים להיות ביופסיה נושאים מספר פעמים ללא תופעות לוואי משמעותיים. בנוסף, האף הוא נקודת הכניסה למערכת הנשימה, ולכן אחד מהאתרים הראשונים שנחשפו לכל סוג של לחץ באוויר נישא, כגון סוכני חיידקים, מזהמים, או אלרגנים.
בקצרה, תאי אפיתל באף שהתקבלו ממתנדבים אנושיים מורחבים על צלחות תרבית רקמה מצופים, ולאחר מכן מועברים על גבי מוסיף תרבית תאים. בהגיעם confluency, תאים ממשיכים להיות מתורבת בממשק האוויר הנוזלי (עלי), למשך מספר שבועות, שיוצרים יותר מבחינה פיזיולוגית תנאים רלוונטיים. מצב תרבות ALI משתמש בתקשורת מוגדרת מובילה לאפיתל הבדיל שמפגין מאפיינים מורפולוגיים ופונקציונליים דומים לאפיתל באף אדם, עם תאי שני ריסי וריר ייצור. מוסיף תרבית רקמה עם תאי אפיתל באף מובחנים ניתן להשפיע במגוון דרכים בהתאם לשאלות המחקר (טיפול עם סוכנים תרופתיים, התמרה עם וקטורי lentiviral, חשיפה לגזים או זיהום עם סוכני חיידקים) וניתחתי עבור נקודות קצה שונות ומשונות החל מסלולים תאיים ומולקולריים, ch הפונקציונליAnges, מורפולוגיה, וכו '
במודלים של מבחנה של תאי אפיתל באף אנושיים מובחנים יאפשר לחוקרים לכתובת חדש ושאלות מחקר חשובות על ידי שימוש במודלים ניסיוניים organotypic כי במידה רבה לחקות את האפיתל האף in vivo.
מטרה של הטכניקה
תאי אפיתל (ECs) בדרכי הנשימה הם בין האתרים הראשונים שנחשפו באופן ישיר ללחץ סביבתי בשאיפה, כגון פתוגנים, אלרגנים או מזהמי אוויר. ECs יותר ממכשול מבני: הם מתנהגים כמו מרכזייה ליזום ולווסת את התגובה החיסונית בדרכי הנשימה 1-3 באמצעות השחרור של מתווכים מסיסים 4-6 ואת הביטוי של ליגנד / קולטנים על surfac 7-9. בעוד שניתן להשתמש שורות תאים הנציחו כמודלים ללמוד ECs נשימה במבחנה, הם אינם מצליחים להתמיין לאוכלוסיות תאים הטרוגנית מורכבות מריסים מקוטבים ותאי ריר ייצור, בדומה למה שרואה בגוף חי. כדי לשחזר מאפיינים חשובים של אפיתל הנשימה נצפה in vivo, ניתן להשתמש ECs דרכי הנשימה העיקרי. לכן, המטרה שלנו הייתה לייעל את השיטה שלנו תוך ניצול האף ECS (NECs) המתקבלת ממתנדבים אנושיים. NECs מורחבים ותרבית במבחנה, מניב מודל תרבית תאים של NECs המובחן אשר מחקה רבות מהתכונות של אפיתל האף ראה in vivo.
רציונל
השימוש במודלים חוץ גופית עם ECs האנושי העיקרי מחקה במצב vivo - כפי שתואר במחקר זה - נותן אפשרויות ייחודיות ללמוד את הבדלי מחלה ספציפיים של ECS, פרמטרים פיסיולוגיים הקשורים לאפיתל דרכי הנשימה, או האינטראקציות בין ECS ו סוגי תאים אחרים, כגון תאים דנדריטים 10, תאים טבעיים רוצח 11 או מקרופאגים. שיטות קיימות כמה לנצל ECs הסימפונות, אשר ניתן להשיג פולשני באמצעות ביופסיות מברשת במהלך bronchoscopies, או מרקמת ריאה שהושלכה אחרת 12-17. בנוסף, מקורות מסחריים כדי להשיג תרביות תאי אפיתל דרכי הנשימה אנושית מובחנות באופן מלא קיימים (מודל EpiAirway מMatTek, אשלנד, MA, CloneticsמLonza, באזל, שוויץ, MucilAir מEpithelix סארס, ז'נבה שוויץ), שבו חוקרים יכולים לבחור מתורמים שונים. עם זאת, בגלל המאגר המצומצם של תאים זמינים מסחרי אפיתל, מוגבלים או סט קבוע של פרמטרים, העלות כרוכה בהשגה באופן מסחרי בדרכי הנשימה אנושיות ראשוניות ECS, והגישה המוגבלת לרקמת ריאה שהושלכה או רקמת ביופסיה הסימפונות טריים הושגה אנושית, אוסרים על חוקרים רבים ממנהלת מחקרים בECs נשימה האנושית המובחן באופן מלא. לכן, אנו יצאנו לפתח טכניקה ש1) לנצל NECs אדם הלא פולשני הושג, 2) מספק פרוטוקול מניב תרבויות של אפיתל דרכי הנשימה אנושית המובחן, ו3) להיות לשעתקו ברוב הגדרות מעבדה עם תשתית תרבית רקמה הקיימת.
יתרונות על פני שיטות / מודלים קיימים
קבלת NECs הטרי, בהשוואה לסימפונות או דרכי הנשימה קטנה ECS, הוא הרבה פחות פולשני, פרטים יכול להיות ביופסיה מספר פעמים ללא תופעות לוואי משמעותיים, ויכולה להיות שנערכו ביופסיות לגרד באף שטחיות באוכלוסיות חולות שאחרת לא היה זכאיות לbronchoscopies הקשורות למחקר. ביופסיות לגרד שטחיות פולשנית כדי להשיג NECs מאפשרות לחוקר לקבוע מפרט תורם מראש, כולל גיל, מין, מצב מחלה, וכו 'בהתאם למטרת המחקר כדי להיות מושלם. לפיכך, בעת תכנון מחקרי חוקרים אינם מוגבלים על ידי רקמות זמינות קליני / דגימת אפיתל, לרכוש מודלים תא תרבות מובחנים יקרים מספקים מסחריים, או לימודים ברונכוסקופיה פולשנית עיצוב. בנוסף, הקלות להשיג NECs מגבירה את היכולת לבצע ניסויים בתאים מתורמים שונים, אשר משפר את האימות סטטיסטית של ממצאים שנצפו. לבסוף, האף הוא אחד האתרים הראשונים שנחשפו לכל סוג של לחץ באוויר נישא. לפיכך, יצירת organotypic במבחנה מערכות תרבות מחקות את האפיתל האף שימושיות ללימוד שאיפה של חלקיקים נגיפיים, מזהמים, אלרגן, או גזים, אשר יכול להיות מושגת בקלות על ידי שימוש במערכת תרבית תאים זה.
1. הכן את כלי פלסטיק: צלחת מעיל
2. קבלת וpretreating ביופסיה של NECs האדם
3. Seed על התאים בפלסטיק (יום 0)
4. הרחבת התאים בצלוחיות
5. זרע על התאים ברקמות תרבות מוסיפה
6. להקים אוויר נוזלי ממשק ברגע שהתאים לחלוטין מחוברות (כאשר התאים בTranswells לחלוטין מחוברות)
מוסף תחזוקת 100x PneumaCult 10 μl
2 μl הפרין (של פתרון מניות 2 מ"ג / מיליליטר)
5 μl הידרוקורטיזון (של פתרון מניות 96 μl / מיליליטר).
הערה: טיפים שינוי בין לוחות, כמו גם לשנות את הטיפים כשהולכים ממשטח הפסגה לעומת basolateral. לאחר כ -2 שבועות בALI, תאים מתחילים להתמיין וcilia מופיע. תרביות תאים להגיע לבידול מלא לאחר כ -4 שבועות בALI.
NECs תרבית בעקבות הפרוטוקול שתואר כאן מחדש להתמיין לשכבה הטרוגנית של ECs המורכב של תאי ריסי ולא ריסי, המייצגים את המצב vivo (איור 1). חלק מNECs המובחן הוא ריר הפקה (תאים מכתים בכחול באמצעות א.ב. / PAS, איור 1). למרות שהפרוטוקול שהוצג כאן הוא מותאם, בידול יכול ?...
ECs הנשימה לספק לא רק מכשול פיזי כדי להגן על גוף האדם מפני גירויים אקסוגניים 20, אלא גם לפעול כמרכזייה ליזום ולווסת את תגובות הגנה חיסונית בדרכי הנשימה 1-3 באמצעות הפרשה של מתווכים מסיסים או תאי תאי אינטראקציות רצפטור ליגנד ישירים. כדי ללמוד עוד יותר את תפקיד?...
יש המחברים אין לחשוף.
המחברים מבקשים להודות לליזה Dailey לתשומות מועילות.
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהמוסד הלאומי לבריאות (ES013611 וHL095163), דיילת מכון מחקר רפואי (FAMRI), והסוכנות להגנת הסביבה (CR83346301) ומצהירה שאין ניגוד העניינים. התוכן הוא באחריות בלעדית של הכותבים ולא בהכרח מייצג את הדעות הרשמיות של המכון הלאומי לבריאות. למרות שהמחקר המתואר במאמר זה כבר מומן בחלקו על ידי המשרד להגנת הסביבה בארה"ב דרך CR83346301 הסכם שיתוף פעולה עם המרכז לרפואה סביבתית, אסטמה וביולוגיה ריאות באוניברסיטת צפון קרוליינה, צ'אפל היל, זה לא היה נתון ל סוכנות עמיתים הנדרשים וביקורת מדיניות, ולכן אינו בהכרח משקף את הדעות של הסוכנות, ואין אישור רשמי צריכה להיות מוסקת. להזכיר oשמות המסחריים f או מוצרים מסחריים אינו מהווים אישור או המלצה לשימוש. לורטה Müller נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע השוויצרי עם מענק אישי.
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