Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Çip üzerinde akciğer modelleri, hava-sıvı arayüzünü ve endotel hücre perfüzyonunu taklit ederek, akciğer fizyolojisi çalışmaları için çok önemli olan kan akışını ve besin değişimini simüle ederek geleneksel 2D kültürleri aşıyor. Bu, solunum yolu enfeksiyonlarının anlaşılmasını ve tedavisini ilerletmek için dinamik, fizyolojik olarak doğru bir ortam sunarak akciğer araştırmalarının alaka düzeyini artırır.

Özet

İnsan alveolar yapısını ve işlevini taklit etmek için tasarlanmış gelişmiş bir immün yetmezlikli çip üzerinde akciğer modelini tanıtıyoruz. Bu yenilikçi model, insan alveollerindeki ortamı taklit eden bir hava-sıvı arayüzünü destekleyen mikroakışkan perfüze bir biyoçip kullanır. Doku mühendisliği, alveollerin temsili bir doku modelini oluşturmak için endotel hücreleri, makrofajlar ve epitel hücreleri dahil olmak üzere temel hücresel bileşenleri entegre etmek için kullanılır. Model, virüsler, bakteriler ve mantarlar dahil olmak üzere çeşitli patojenlere karşı mukozal bağışıklık tepkilerinin derinlemesine incelenmesini kolaylaştırır ve böylece akciğer bağışıklığı anlayışımızı geliştirir. Bu protokolün birincil amacı, bu alveolün çip üzerinde modelini enfeksiyon çalışmaları için sağlam bir in vitro platform olarak kurmak için ayrıntılar sağlamak ve araştırmacıların pulmoner ortamda patojenler ve konakçının bağışıklık sistemi arasındaki karmaşık etkileşimleri yakından gözlemlemelerini ve analiz etmelerini sağlamaktır. Bu, epitel hücrelerinin havaya gerçekçi bir şekilde maruz kalması için çok önemli olan bir hava-sıvı arayüzünün korunmasının yanı sıra, kan akışı ve endotel hücrelerinin biyomekanik stimülasyonu dahil olmak üzere insan alveollerinin temel fizyolojik koşullarını simüle etmek için mikroakışkan tabanlı tekniklerin uygulanmasıyla elde edilir. Model sistemi, immünofloresan boyama, sitokin profili oluşturma ve koloni oluşturan birim (CFU)/plak analizi gibi bir dizi standartlaştırılmış testle uyumludur ve enfeksiyon sırasında bağışıklık dinamikleri hakkında kapsamlı bilgiler sağlar. Çip üzerinde alveol, gözenekli polietilen tereftalat (PET) zarları ile ayrılmış insan distal akciğer epitel hücreleri (H441) ve insan göbek veni endotel hücreleri (HUVEC'ler) dahil olmak üzere temel hücre tiplerinden oluşur ve birincil monositten türetilmiş makrofajlar epitel ve endotel katmanları arasında stratejik olarak konumlandırılır. Doku modeli, in vitro pulmoner immün yanıtlarda yer alan nüanslı faktörleri inceleme ve analiz etme yeteneğini geliştirir. Değerli bir araç olarak, solunum yolu enfeksiyonlarının patogenezini incelemek ve potansiyel terapötik müdahaleleri test etmek için daha doğru ve dinamik bir in vitro model sağlayarak akciğer araştırmalarının ilerlemesine katkıda bulunmalıdır.

Giriş

İnsan akciğeri, alveolar mukozanın bağışıklık tepkileri arasındaki karmaşık etkileşimlerle solunum ve bağışıklık savunmasında dikkate değer bir role sahiptir1. Alveollerin etkili bir bağışıklık tepkisi oluşturma yeteneği, akciğer enfeksiyonlarını önlemek ve akciğer sağlığını güvence altına almak için hayati önem taşır. Akciğerler sürekli olarak bakteriler, virüsler, mantarlar, alerjiler ve partikül maddeler dahil olmak üzere çok çeşitli potansiyel risklere maruz kaldığından, alveolar mukozal immün yanıtların karmaşıklıklarını anlamak, solunum yolu enfeksiyonlarının, enflamatuar bozuklukların arkasındaki mekanizmaları keşfetmek ve pulmoner hastalıkların tedavisi için kritik öneme sahiptir1.

Solunum yollarının enfeksiyon ve inflamasyonla ilgili süreçlerini in vitro olarak incelemek için, alveolar ortamı ve immün yanıtları sadık bir şekilde taklit edebilecek modeller gereklidir. 2D hücre kültürü ve hayvan modülleri, akciğer bağışıklık tepkisi üzerine biyomedikal araştırmalar için temel araçlar olarak onlarca yıldır kullanılmaktadır. Bununla birlikte, genellikle insan durumlarına çeviri potansiyellerinde sınırlamaları vardır. Çip üzerinde akciğer modelleri, geleneksel in vitro ve in vivo modeller arasındaki boşluğu doldurmaya katkıda bulunabilir ve insana özgü bağışıklık tepkilerini incelemek için yeni bir yaklaşım sağlayabilir 2,3. Çip üzerinde akciğer modelleri, akciğer hücrelerinin solunum yolunun fizyolojik koşullarını özetlemesi ve daha doğru ve sağlam bir doku modeli geliştirmesi için gerekli olan hava-sıvı arayüzünü taklit edebilir. Bu kültür tekniği, hücre farklılaşmasının, işleyişinin ve ilaçlara veya hastalıkla ilgili uyaranlara verilen yanıtların in vitro2 hassas bir şekilde incelenmesini sağlar.

Bu çalışmada, kan akışını taklit etmek için perfüzyon ve endotel hücrelerinin biyomekanik stimülasyonunu uygulayarak ve hava fazı4'e maruz kalan epitel hücreleri ile bir hava-sıvı arayüzü dahil ederek insan alveolünün mikroakışkan tabanlı bir modelini sunuyoruz. İnsan alveolünün fiziksel yapısını ve biyolojik etkileşimlerini taklit eden, özellikle hava-sıvı arayüzüne odaklanan mikroakışkan perfüze edilmiş bir çip üzerinde alveol geliştirdik. Bu arayüz, pulmoner ortamın doğru bir şekilde modellenmesi için gerekli olan solunum epitel hücrelerinin farklılaşmasında çok önemli bir rol oynar. Model, gözenekli polietilen tereftalat (PET) zarları ile ayrılan ve hücre katmanları arasına yerleştirilmiş birincil monosit türevi makrofajlar ile ayrılmış insan distal akciğer epitel hücreleri (H441) ve insan göbek veni endotel hücrelerini (HUVEC'ler) kullanır. Bu kurulum, alveolün karmaşık hücresel düzenlemesini kopyalar ve akciğer dokusunun fizyolojik işlevinde önemli bir faktör olan hava-sıvı arayüzünü doğru bir şekilde simüle etmek için kritik öneme sahiptir.

Model geliştirmenin arkasındaki mantık, hem dolaşımdaki hem de dokuda yerleşik bağışıklık hücrelerini entegre etmeye kadar uzanır. Bu yaklaşım, insan solunum yolu enfeksiyonlarına karşı inflamatuar konak yanıtını doğru bir şekilde taklit etmek ve patojen-konak etkileşimlerini incelemek için dinamik bir ortam sağlamak üzere tasarlanmıştır. Makrofajların varlığı, solunum yolu enfeksiyonlarına karşı ilk savunma hattını yansıtan ani bağışıklık tepkilerinin ve bunların patojenlerle etkileşimlerinin incelenmesine izin verir. Ayrıca, biyoçip platformunun tasarımı, alveol fonksiyonunu in vitro olarak çoğaltmak için çok önemli olan hem biyofiziksel hem de biyokimyasal ipuçlarının uygun ve hassas bir şekilde manipüle edilmesini kolaylaştırır. Bu esneklik, insan enfeksiyonlarına katkıda bulunan faktörlerin incelenmesinde, araştırmacıların çeşitli hastalık durumlarını yansıtacak şekilde koşulları ayarlamasına veya potansiyel terapötik müdahaleleri test etmesine olanak tanır. Platformun gelişmiş mikroskopi, mikrobiyolojik analizler ve biyokimyasal atık analizi dahil olmak üzere çoklu okuma teknolojileriyle uyumluluğu, faydasını artırır. Bu yetenekler, hücresel davranışın, patojen proliferasyonunun ve bağışıklık tepkilerinin etkinliğinin değerlendirilmesi dahil olmak üzere enfeksiyonlara doku yanıtının kapsamlı bir değerlendirmesine izin verir.

Hava-sıvı arayüzünü kopyalamaya ve insan enfeksiyonlarını in vitro olarak incelemek için bağışıklık hücrelerini entegre etmeye odaklanan bir çip üzerinde insan alveol modeli oluşturmak ve kullanmak için ayrıntılı bir protokol ve teknikler sunuyoruz.

Protokol

HUVEC hücreleri göbek kordonlarından izole edilir ve 4. pasaja kadar kullanılır. Primer monositler, tam kandan sağlıklı donörlerden izole edilir. Çalışma, Jena, Almanya'daki Jena Üniversite Hastanesi etik kurulu tarafından onaylanmıştır (3939-12/13). Helsinki Bildirgesi'ne göre, çalışma için hücre bağışlayan tüm bireyler bilgilendirilmiş onamlarını verdiler.

1. Gün 1: Biyoçipin hazırlanması

  1. Biyoçipler farklı boyutlarda ve modellerde mevcuttur. Buradaki deneyler için BC002 modelini kullanın. Biyoçipi bir cam Petri kabına yerleştirin, kabı doldurun ve tüm boşlukları steril %70 etanol (EthOH) ile yıkayın. Oda sıcaklığında 45 dakika inkübe edin. Daha sonra, boşlukları 2x steril ddH2O ile yıkayın. ddH2O'yu çıkarın.
  2. Her iki boşluğun biyoçip zarını steril kollajen IV çözeltisi ile kaplayın (0.5 mM asetik asit içinde 0.5 mg / mL; Dulbecco'nun magnezyum ve kalsiyum içeren fosfat tamponlu salininde 1:100 konsantrasyon kullanın PBS (+/+)) kollajen IV çözeltisini mavi uçlu 1.000 μL'lik bir pipet kullanarak her iki boşluktan nazikçe akıtarak. 37 ° C'de ve% 5 CO2'de 15 dakika inkübe edin.
    NOT: Tüm protokol boyunca mavi filtreli (P1000) uçlu 1.000 μL'lik bir pipet kullanılması önerilir. Filtre ucunun açıklığının çapı, kanalları birbirine bağlayan portların açıklığını tamamen kaplar ve bu da hava kabarcıklarının çipe girmesini önler.
  3. 30 dakikalık inkübasyondan sonra, kalan kollajen ve asetik asidi temizlemek için alt ve üst bölmeleri 2x steril PBS (+/+) ile yıkayın.
  4. 1:100 (h/v) Penisilin / Streptomisin (10.000 U / mL) ekleyerek EC ortamını hazırlayın. Her boşluğun üst haznesini 250 μL EC ortamı ve alt hazneyi 150 μL EC ortamı ile doldurun.
  5. HUVEC'i birleşik bir T25 şişesinden hasat edin: Magnezyum ve kalsiyum PBS (-/-) içermeyen 5 mL Dulbecco'nun fosfat tamponlu salini ile yıkayın, PBS'de (-/-) 1 mL% 0.25 Tripsin + 1 mM EDTA ekleyin ve 37 ° C'de 3 dakika inkübe edin. 5 mL PBS (+/+) +% 5 FCS ekleyerek tripsin aktivitesini durdurun ve 50 mL'lik konik bir tüpte oda sıcaklığında (RT) 5 dakika boyunca 350 x g'da santrifüjleyin. Süpernatanı çıkarın ve hücre peletini 1 mL EC ortamında yeniden süspanse edin.
  6. Hücre sayımı yaparken 1:10 seri seyreltme kullanın. 90 μL hücre ortamına 10 μL yeniden süspanse hücre peleti ekleyin. Örnekleri dikkatlice birleştirin. 10 μL tripan mavisi lekesi olan bir mikrosantrifüj tüpü kullanın. Hücre sayma odası slaytlarını kullanarak hücre çözeltisini tripan mavisi (1: 1) ile seyreltin. Hücreleri bir Neubauer Odası ile manuel olarak veya otomatik bir hücre sayacı ile sayın. Hücre sayılarını belirleyin ve konsantrasyonu 200 μL'de 0,4 x 106 hücre olarak ayarlayın.
  7. Biyoçipin üst odasındaki endotel hücre ortamını, askıya alınmış HUVEC'ler içeren 200 μL EC ortamı ile değiştirin. Kanallarda veya haznelerde hava kabarcıkları oluşmasını önlemek için nazikçe pipetleyin. Biyoçiplerin bulunduğu cam Petri kabını 37 °C ve %5 CO2'ye yerleştirin.

2. Gün 2: Hücre tabakasının kontrolü

  1. 2. Günde, üst odadaki HUVEC hücre tabakasının birleşip birleşmediğini görsel olarak kontrol edin. 300 μL EC ortamı ile üst bölmede ortam değişimi gerçekleştirin. Hücrelerin zardan ayrılmasını önlemek için nazikçe pipetleyin. 24 saat sonra günlük medya alışverişi yapın. Biyoçiplerin bulunduğu cam Petri kabını 37 °C ve %5 CO2'ye geri yerleştirin.

3. Gün 3: Alt odanın hazırlanması

  1. Endotel hücreleri tabakasının birleşimini görsel olarak kontrol edin. Bu noktada, birleşik bir tabaka ve parke taşı benzeri morfolojinin varlığını belirleyin (Şekil 1). 300 μL EC ortamı ile üst bölmede ortam değişimi gerçekleştirin.
  2. Daha sonra, epitel tabakasını oluşturan hücreleri tohumlamak için alt odayı hazırlayın. Alt hazneyi 150 μL RPMI ortamı ile nazikçe yıkayın (1:100 (h/h) Penisilin / Streptomisin (10.000 U / mL),% 5 fetal serumu, 1 μM deksametazon ekleyin).
  3. Alt bölme için, boşluk başına 200 μL RPMI ortamında (RPMI) asılı kalan 0.5 x 106 H441 hücresi tohumlayın.
  4. H441 hücrelerinin toplanması
    1. Hücreleri 5 mL PBS (-/-) ile bir kez yıkayın. PBS'ye 2 mL% 0.25 Tripsin + 1 mM EDTA ekleyin (-/-).
    2. Hücreleri 37 ° C'de ve% 5 CO2'de 5 dakika inkübe edin. Kuluçka süresi, katmanın birleştiğine bağlı olarak değişir. 5-7 dakika içinde hücreler tamamen ayrılmalıdır.
    3. Tripsin aktivitesini 10 mL PBS (+/+) +% 5 FBS ile durdurun, hücreleri toplayın ve 4 dakika boyunca 200 x g'da santrifüjleyin.
    4. Santrifüjlemeden sonra, süpernatanı atın, peleti 1 mL RPM'de yeniden süspanse edin ve sayın.
    5. Hücre çözeltisini alt hazneye nazikçe pipetleyerek hazne başına 0,5 x10 6 hücre tohumlayın. Tüm bağlantı noktalarını kapatın ve hücrelerin PET zarına yapışabilmesi için biyoçipi ters çevirin. Biyoçipi baş aşağı tutun ve gece boyunca 37 ° C ve% 5 CO2'de bir hücre kültürü inkübatöründe inkübe edin.

4. Gün 4 - Gün7: Hücrelerin bakımı ve monositlerin toplanması

  1. Üst ve alt haznede günlük orta değişimi gerçekleştirin. Üst hazne için, 300 μL EC ortamı ile ortam değişimini gerçekleştirin.
  2. Alt hazne için 200 μL RPMI+ (RPMI ortamı artı 1:100 (h/h) Penisilin / Streptomisin (10.000 U / mL), 10 ng / mL GM-CSF,% 10 otolog insan serumu, 1 μM deksametazon) kullanın. 7. günde, monositleri tohumlamak için boşluğu hazırlamak için alt hazneyi RPMI+ ile yıkayın.
  3. Tohum 0.1 x 106 monosit, alt bölmede 200 μL RPMI+ içinde asılı kalır.
  4. Monositlerin toplanması
    1. Hücreleri 1 mL PBS (-/-) ile yıkayın ve 37 ° C'de 4 mg / mL Lidokain + 5 mM EDTA ve% 5 CO2 içeren önceden ısıtılmış PBS'de (-/-) 37 ° C'de 7 dakika inkübe edin.
    2. Hücreleri toplayın ve 7 dakika boyunca 350 x g'da santrifüjleyin, hücreleri 1 mL RPMI+ içinde yeniden süspanse edin ve sayın. Biyoçip portlarını, hücrelerin zara yapışması için aşağı bakacak şekilde yerleştirin.

5. Gün 8: Biyoçip perfüzyonu

  1. Bu noktada, biyoçiplerin akışa bağlanmaya ve perfüze edilmeye hazır olduğundan emin olun. Perfüzyona başlamadan önce boş bir inkübatör hazırlayın ve peristaltik pompayı içine yerleştirin.
  2. Biyoçiplerin perfüzyonu
    1. Sterilize edilmiş hortumu biyoçipe takmadan önce, hortumu 200 μL PBS (+/+) ve ardından 200 μL EC ortamı ile yıkayın. Borunun iç çapı 0,5 mm'dir ve daha uzun (20 cm) ve daha kısa (12 cm) kenarlardan oluşur ve iki peristaltik pompa durdurucusu ile bölünmüştür. Boruyu bir kenara koyun ve rezervuarları ortam için hazırlayın.
    2. Üst ve alt bölmelerde, ilgili taze hazırlanmış hücre kültürü ortamı ile yıkayarak ortam değişimi gerçekleştirin.
    3. Rezervuarı biyoçipin çıkış tarafına yerleştirin ve rezervuarı boru ile birlikte biyoçipin girişine bağlayın (Şekil 2). Hortumu rezervuara ve biyoçipe bağlayın, böylece rezervuar ile biyoçip arasında dairesel bir ortam perfüzyonu olur.
    4. Her şey portlara bağlandıktan sonra, rezervuarı 500 μL'lik bir EC ortamı ile doldurun. Biyoçipi, 21 μL/dk akış hızına sahip bir perfüzyon üzerindeki tüpe bağlayın (Şekil 2). Kabarcıkların yerleştirilmesi için perfüzyonun ilk 15 dakikası boyunca yakından gözlemleyin. Her iki odada da günlük olarak orta değişim gerçekleştirin.

6. Gün 9 - Gün 11: Hava-sıvı arayüzünün kurulması

  1. Perfüzyonu durdurun, rezervuarları boşaltın ve steril bir güvenlik kabini altında taze hazırlanmış besiyeri ile yeniden doldurun. Rezervuarlara 500 μL EC ortamı pipetleyin ve alt hazneyi 200 μL RPMI+ ile nazikçe yıkayın. Perfüzyonu 21 μL/dk'lık bir perfüzyon hızıyla tekrar başlatın.
  2. Hava Sıvı Arayüzü (ALI)
    1. ALI'yi 12. günden deneyin sonuna kadar (14. gün) kurun. ALI kültürü sırasında, epitel hücrelerini havaya maruz bırakın.
    2. ALI kültürünü oluşturmak için, çipteki tüm hücre tiplerini korumak için yeni bir vasküler ortam EC (1:100 (h/h) Penisilin / Streptomisin (10.000 U / mL), 10 ng / ml GM-CSF,% 20 otolog insan serumu, 1μM deksametazon ekleyin) hazırlayın. Bu noktada, ortam daha yüksek bir AS konsantrasyonu (% 20) içerir.
    3. Steril bir güvenlik kabininin altındaki alt bölmedeki tapaları açın ve Şekil 3'te gösterildiği gibi bir hava kabarcığı görünene kadar ortamı dikkatlice ıslatın. Kanaldaki ve haznedeki tüm sıvının çıkarıldığından emin olun ve portları dikkatlice kapatın.
    4. Rezervuarları EC (-/-) ortamı ile doldurun ve 21 μL/dk akış hızı ile perfüzyon kültürüne devam edin. 14. güne kadar sadece üst haznede besiyeri değiştirin ve epitel hücrelerini sadece hava ile alt haznede tutun.

7. Gün 14: Doku toplama ve analizi

  1. Biyoçipi akıştan ayırın. Hortumu çıkarın ve mikroskopta hücre birleşmesi olup olmadığını kontrol edin. Alt odadaki hava nedeniyle, hücre katmanları bulanık görünebilir ve görselleştirilmesi zor olabilir. Bu noktada, model daha fazla deney için hazırdır.
  2. Biyoçipte dokunun fiksasyonu ve boyanması
    1. Hücre kültürü ortamını çıkarmak için boşlukları PBS (+/+) ile yıkayın. PBS (-/-) içinde çözülmüş 300 μL %4 paraformaldehit (PFA) pipetleyin ve alt hazneye 200 μL pipetleyin ve RT'de 10 dakika inkübe edin.
      NOT: PFA gibi sabitleme kimyasallarıyla çalışırken çeker ocak kullanın. Atıkları uygun şekilde toplayın ve atın.
    2. Hazneleri 3x PBS (+/+) ile yıkayın. Fiksasyondan sonra, biyoçipleri 4 ° C'de saklayın veya doğrudan hücrelerin immünofloresan boyaması için kullanın.
    3. Geçirgenlik için, PBS'de (+/+) 300 μL% 0.25 Triton X-100 pipetleyin. RT'de 30 dakika inkübe edin.
    4. İnkübasyondan sonra, her iki odayı PBS (+/+) ile yıkayın ve her iki odadaki PBS'de (+/+) 300 μL% 3 Sığır serum albümini (BSA) pipetleyin. RT'de 1 saat inkübe edin.
    5. Bu arada, immünofloresan boyama için antikor panelini hazırlayın. Antikor panelini immünofloresan boyamaya hazırlamak için, antikorları seyreltmek için yeterli miktarda %3 BSA içeren bir tüp kuruldu. Her zar için 50 μL antikor dilüsyonları kullanın. Primer antikor panelleri için 1:100 ve sekonder antikor panelleri için 1:200 seyreltme oranı kullanın. Ek olarak, ikincil antikor paneli için DAPI'yi 1: 2.000 seyreltme oranında hazırlayın. Karşılık gelen antikorlar için bakınız (Tablo 1).
    6. Biyoçip içindeki hücrelere doğrudan erişmek için yapıştırma folyosunun çıkarılması gerekir. Mikroakışkan odalarını açmak için, boşluğun dışından tam bir kesim yapın ve yapıştırma folyosunu çıkarın. Neşter ile biyoçipe kapatılmış kenarları çıkararak zarı kesin.
      NOT: Neşterin keskinliğinden kaynaklanan herhangi bir zar hasarını ve yaralanmayı önlemek için bu adım sırasında hassas ve doğru bir şekilde çalışın.
    7. Zarı biyoçipten ayırdıktan sonra, zarı iki parçaya bölün. Membran parçalarını bir cımbızla toplayın ve boyama için mikroskobik bir slayt üzerine yerleştirin.
    8. Membran parçası başına 50 μL antikor çözeltisi pipetleyin. Gece boyunca 4 °C'de ışıktan korunarak inkübe edin.
    9. İnkübasyondan sonra, zarı 500 μL PBS'ye (-/-) 24 oyuklu bir plakaya yerleştirin ve zarı 3x'i PBS'de (+/+) her biri 5 dakika boyunca yıkayın. Yıkadıktan sonra, 50 μL ikincil antikor solüsyonunu pipetleyin ve RT'de ışıktan korunarak 1 saat inkübe edin.
    10. Membranı PBS (+/+) 3x ile her biri 5 dakika boyunca yıkayın. Bu arada, deney için mikroskobik slaytları hazırlayın ve etiketleyin. Sürgünün üzerine bir damla montaj ortamı yerleştirin ve ilgili membranı yerleştirin. Bu adımı tüm membranlar için tekrarlayın. Sonunda, membranın üstüne bir damla daha montaj ortamı koyun ve bir kapak camı kullanın. 4 °C'de saklayın.

Sonuçlar

Morfolojik değişikliklerin ve işaretleyici proteinlerin ekspresyonunun incelenmesi, immünofloresan boyama kullanılarak gerçekleştirilebilir. 14 gün boyunca birlikte kültürlendikten sonra, vasküler ve epitel tarafları, ilgili hücre belirteçlerinin ekspresyonu için analiz edilir. Bu yöntem, enfeksiyonla ilgili fonksiyonel bir biyolojik okuma olarak hastalık modellemesi için gerekli olan vasküler ve epitel bileşenlerinin etkileşimlerini ve bütünlüğünü incelemek için kullanışlıdır. İmmünoflo...

Tartışmalar

Çip üzerinde alveol modeli, insan alveolünün çok katmanlı bir doku modelini temsil eder ve akciğer epitel hücreleri, endotel hücreleri ve makrofajlar dahil olmak üzere alt solunum yolunun temel hücre tiplerini entegre eder ve endotel astarının orta perfüzyonu ile bir ALI'de organotipik bir düzenlemede kültürlenir. Farklı katmanlardaki hücreler, hücreler arası epitel bariyerlerinin oluşturulmasında merkezi olan, akciğer epitel hücrelerinin kalsiyuma bağımlı bir adezyon molekülü olan E-kaderin...

Açıklamalar

K.R., Dynamic42 GmbH'nin CEO'sudur ve şirkette hisse sahibidir. A.S.M., Dynamic 42 GmbH'nin bilimsel danışmanıdır ve şirkette hisse sahibidir. Diğer tüm yazarların çıkar çatışması yoktur.

Teşekkürler

H.K. ve A.S.M., Leibniz Derneği'nin Stratejik Ağı finansman hattı tarafından finanse edilen Leibniz Bilim Kampüsü InfectoOptics Jena'dan sağlanan finansmanı kabul etti. M.A. ve A.S.M., Federal Federal Meclis'in bir kararı temelinde Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilen IGF projesi IMPROVE tarafından desteklendi. A.S.M ayrıca, Almanya'nın Mükemmellik Stratejisi - EXC 2051 - Project-ID 690 390713860 kapsamında Microverse Mükemmeliyet Dengesi Kümesi'nin mali desteğini de kabul etti.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
Consumables
Cellcounting chamber slides (Countess)InvitrogenC10283
Cell culture Multiwell Plates, 24 Well, sterilGreiner Bio-One662 160
Cell culture Multiwell Plates, 6 Well, sterilGreiner Bio-One657 160
Coverslips (24x40mm; #1.5)Menzel-Gläser15747592
Eco wipesDr. Schuhmacher00-915-REW10003-01
Eppies 2.0Sarstedt72.691
Eppis 0.5Sarstedt72.699
Eppis 1.5Sarstedt72.690.001
Falcons 15mLGreiner Bio-One188 271-TRI
Falcons 50mLGreiner Bio-One227 261-TRI
Gauze swabNobaPZN 2417767
Gloves Nitril 3000Meditrade1280
Microscope slidesMenzel-GläserAAAA000001##12E
Multiwell Plates 24 Well, sterileGreiner Bio-One662 160
Pasteur pipettes (glass) 150mmAssistent40567001
Pasteur pipettes (glass) 230mmAssistent40567002
Round-bottom tubes (PS, 5mL)Falcon352052
Safety-Multifly-Set, 20G, 200mmSarstedt85.1637.235
ScalpelsDahlhausen11.000.00.715
Serological pipettes 10mLGreiner Bio-One607 160-TRI
Serological pipettes 25mLGreiner Bio-One760 160-TRI
Serological pipettes 2mLGreiner Bio-One710 160-TRI
Serological pipettes 50mLGreiner Bio-One768 160-TRI
Serological pipettes 5mLGreiner Bio-One606 160-TRI
S-Monovette, 7,5ml Z-GelSarstedt1.1602
S-Monovette, 9,0ml K3ESarstedt02.1066.001
Softasept NBraun3887138
T25 flaskGreiner Bio-One690 960
Tips sterile 10µLGreiner Bio-One771 261
Tips sterile 1250µLGreiner Bio-One750 261
Tips sterile 300µLGreiner Bio-One738 261
Tips unsterile 10µLGreiner Bio-One765 290
Tips unsterile 1000µLGreiner Bio-One739 291
Tips unsterile 200µLGreiner Bio-One686 290
Tweezers (Präzisionspinzette DUMONT abgewinkelt Inox08, 5/45, 0,06 mm)RothK343.1
Chemicals
Descosept AFDr. SchuhmacherN-20338
Ethanol 96%Nordbrand-Nordhausen410
Fluorescein isothiocyanate (FITC)-dextran (3-5kDa)Sigma AldrichFD4-100MG
Fluorescent Mounting MediumDakoS3023
MethanolVWR20847.295
SaponinFluka47036
TergazymeAlconox1304-1
Cell culture
Collagen IVSigma-AldrichC5533-5MG
DexametasonSigma-AldrichD4902
DPBS (-/-)LonzaBE17-516F
DPBS (+/+)LonzaBE17-513F
EDTA solutionSigma-AldrichE788S
Endothelial Cell Growth MediumPromocellC-22020
Endothelial Cell Growth Medium supplement mixPromocellC-39225
Fetal bovine SerumSigma-AldrichE2129-10g
H441ATCC
Human recombinant GM-CSFPeprotech300-30
LidocainSigma-AldrichL5647-15G
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL)Gibco15140-122 /-163
RPMIGibco72400047
Trypane blue stain 0.4%InvitrogenT10282
TrypsinGibco15090-046
Primary antibodies
Cadherin-5 / VE-Cadherin (goat)BD610252
CD68 (rabbit)CellSignaling76437
E-Cadherin (goat)R&DAF748
SP-A (mouse)Abcamab51891
Secondary antibodies
AF488 (donkey anti mouse)InvitrogenR37114
AF647 (donkey anti mouse)invitrogenA31571
AF647 (donkey anti rabbit)InvitrogenA31573
Cy3 (donkey anti goat)jackson research705-165-147
DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dilactate)InvitrogenD3571
Microfluidic
ChipDynamic 42BC002
Male Luer Lock (small)ChipShop09-0503-0270-09
Male mini luer plugs, row of four,PP, greenMicrofluidic chipshop09-0558-0336-11
Male mini luer plugs, row of four,PP, opaqueMicrofluidic chipshop09-0556-0336-09
Male mini luer plugs, row of four,PP, redMicrofluidic chipshop09-0557-0336-10
PlugsCole ParmerGZ-45555-56
Reservoir 4.5mLChipShop16-0613-0233-09
TubingDynamic 42ST001
Equipment
AutoclaveTuttnauer5075 ELV
CentrifugeEppendorf5424
CO2 IncubatorHeracell150i
Countess automated cell counterInvitrogenC10227
FlowcytometerBDFACS Canto II
Freezer (-20 °C)LiebherrLCexv 4010
Freezer (-80 °C)HeraeusHerafreeze HFU 686
FridgeLiebherrLCexv 4010
Heraeus MultifugeThermo ScientificX3R
MicroscopeLeicaDM IL LED
Orbital shakerHeidolphReax2000
Peristaltic pumpREGLO Digital MS-4/12ISM597D
Pipettes 10µLEppendorf Research plus3123000020
Pipettes 100µLEppendorf Research plus3123000047
Pipettes 1000µLEppendorf Research plus3123000063
Pipettes 2.5µLEppendorf Research plus3123000012
Pipettes 20µLEppendorf Research plus3123000039
Pipettes 200µLEppendorf Research plus3123000055
ScaleSartorius6101
ScaleSartoriusTE1245
Sterile benchKojairBiowizard SL-130
WaterbathJulaboSW-20C
Fluorescence Microscope Setup
Apotome.2Zeiss
Illumination deviceZeissHXP 120 C
MicroscopeZeissAxio Observer 5
Optical SectioningZeissApoTome
Power Supply MicroscopeZeissEplax Vp232
Software
ZEN Blue EditionZeiss

Referanslar

  1. Mettelman, R. C., Allen, E. K., Thomas, P. G. Mucosal immune responses to infection and vaccination in the respiratory tract. Immunity. 55 (5), 749-780 (2022).
  2. Artzy-Schnirman, A., et al. Advanced in vitro lung-on-chip platforms for inhalation assays: From prospect to pipeline. Eur J Pharma Biopharma. 144, 11-17 (2019).
  3. Huh, D., et al. Reconstituting organ-level lung functions on a chip. Science. 328 (5986), 1662-1668 (2010).
  4. Benam, K. H., et al. Small airway-on-a-chip enables analysis of human lung inflammation and drug responses in vitro. Nat Meth. 13 (2), 151-157 (2016).
  5. Ronaldson-Bouchard, K., et al. A multi-organ chip with matured tissue niches linked by vascular flow. Nat Biomed Eng. 6 (4), 351 (2022).
  6. Deinhardt-Emmer, S., et al. Co-infection with staphylococcus aureus after primary influenza virus infection leads to damage of the endothelium in a human alveolus-on-a-chip model. Biofabrication. 12 (2), 025012 (2020).
  7. Schicke, E., et al. Staphylococcus aureus lung infection results in down-regulation of surfactant protein-a mainly caused by pro-inflammatory macrophages. Microorganisms. 8 (4), 577 (2020).
  8. King, S. D., Chen, S. Y. Recent progress on surfactant protein a: Cellular function in lung and kidney disease development. Am J Physiol Cell Physiol. 319 (2), C316-C320 (2020).
  9. Hoang, T. N. M., et al. Invasive aspergillosis-on-chip: A quantitative treatment study of human aspergillus fumigatus infection. Biomaterials. 283, 121420 (2022).
  10. Yuksel, H., Ocalan, M., Yilmaz, O. E-cadherin: An important functional molecule at respiratory barrier between defence and dysfunction. Front Physiol. 12, 720227 (2021).
  11. Van Roy, F., Berx, G. The cell-cell adhesion molecule e-cadherin. Cell Mol Life Sci. 65 (23), 3756-3788 (2008).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

Anahtar kelime ler Alveol ip zerindemm n Yetmezlikip zerinde akci erAlveolar Mukozal mm n Yan tlarMikroak kanHava s v Aray zDoku M hendisli iEndotel H creleriMakrofajlarEpitel H creleriPatojenlerAkci er Ba kln Vitro Enfeksiyon ModeliFizyolojik DurumlarSitokin ProfillemesiKoloni Olu turan Birim AnaliziH441 H creleriHUVEC lerPrimer Monosit Kaynakl MakrofajlarSolunum Yolu EnfeksiyonlarTerap tik M dahaleler

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Araştırma

Eğitim

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır