Name: assessment of the cytotoxic and immunomodulatory effects of substances in human precision-cut lung slices
Uploaded: 2018-05-09T13:00:00
Duration: 12 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessment of the Cytotoxic and Immunomodulatory Effects of Substances in Human Precision-cut Lung Slices at JoVE.com

ברצוננו להודות Lan Lauenstein על עבודתה מראש לגבי אסטרטגיות אלטרנטיביות בדיקה להערכת הסיכון עם PCLS האנושי. כמה המחקר נתמך על ידי מענק של הנציבות האירופית תוכנית המסגרתה 6 סנס-IT-IV "הרומן אסטרטגיות בדיקה להערכת במבחנה של אלרגנים".

<ol>
	<li>D'Amato, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Climate+change,+air+pollution+and+extreme+events+leading+to+increasing+prevalence+of+allergic+respiratory+diseases.">Climate change, air pollution and extreme events leading to increasing prevalence of allergic respiratory diseases.</a> Multidiscip Respir Med. 8 (1), 12 (2013).</li><li>Pawankar, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State+of+world+allergy+report+2008:+allergy+and+chronic+respiratory+diseases.">State of world allergy report 2008: allergy and chronic respiratory diseases.</a> World Allergy Organ J. 1 (6), 4-17 (2008).</li><li>Hartung, T., Daston, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+in+vitro+tests+suitable+for+regulatory+use.">Are in vitro tests suitable for regulatory use.</a> Toxicol Sci. 111 (2), 233-237 (2009).</li><li>Hartung, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicology+for+the+twenty-first+century.">Toxicology for the twenty-first century.</a> Nature. 460 (7252), 208-212 (2009).</li><li>Balls, M., Straughan, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+three+Rs+of+Russell+&amp;+Burch+and+the+testing+of+biological+products.">The three Rs of Russell &amp; Burch and the testing of biological products.</a> Dev Biol Stand. 86, 11-18 (1996).</li><li>Sewald, K., Braun, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+immunotoxicity+using+precision-cut+tissue+slices.">Assessment of immunotoxicity using precision-cut tissue slices.</a> Xenobiotica. 43 (1), 84-97 (2013).</li><li>Fisher, R. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+human+lung+slices+in+toxicology.">The use of human lung slices in toxicology.</a> Hum Exp Toxicol. 13 (7), 466-471 (1994).</li><li>Ressmeyer, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterisation+of+guinea+pig+precision-cut+lung+slices:+comparison+with+human+tissues.">Characterisation of guinea pig precision-cut lung slices: comparison with human tissues.</a> Eur Respir J. 28 (3), 603-611 (2006).</li><li>Donovan, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rosiglitazone+elicits+in+vitro+relaxation+in+airways+and+precision+cut+lung+slices+from+a+mouse+model+of+chronic+allergic+airways+disease.">Rosiglitazone elicits in vitro relaxation in airways and precision cut lung slices from a mouse model of chronic allergic airways disease.</a> Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 309 (10), 1219-1228 (2015).</li><li>Koziol-White, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+of+spleen+tyrosine+kinase+attenuates+IgE-mediated+airway+contraction+and+mediator+release+in+human+precision+cut+lung+slices.">Inhibition of spleen tyrosine kinase attenuates IgE-mediated airway contraction and mediator release in human precision cut lung slices.</a> British journal of pharmacology. 173 (21), 3080-3087 (2016).</li><li>Paddenberg, R., Mermer, P., Goldenberg, A., Kummer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Videomorphometric+analysis+of+hypoxic+pulmonary+vasoconstriction+of+intra-pulmonary+arteries+using+murine+precision+cut+lung+slices.">Videomorphometric analysis of hypoxic pulmonary vasoconstriction of intra-pulmonary arteries using murine precision cut lung slices.</a> J Vis Exp. (83), e50970 (2014).</li><li>Lamb, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bl+1002494,+a+Novel+Potent+and+Selective+Oral+Spleen+Tyrosine+Kinase+Inhibitor,+Displays+Differential+Potency+in+Human+Basophils+and+B+Cells.">Bl 1002494, a Novel Potent and Selective Oral Spleen Tyrosine Kinase Inhibitor, Displays Differential Potency in Human Basophils and B Cells.</a> J Pharmacol Exp Ther. 357 (3), 554-561 (2016).</li><li>Leus, N. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HDAC+3-selective+inhibitor+RGFP966+demonstrates+anti-inflammatory+properties+in+RAW+264.7+macrophages+and+mouse+precision-cut+lung+slices+by+attenuating+NF-kappaB+p65+transcriptional+activity.">HDAC 3-selective inhibitor RGFP966 demonstrates anti-inflammatory properties in RAW 264.7 macrophages and mouse precision-cut lung slices by attenuating NF-kappaB p65 transcriptional activity.</a> Biochem Pharmacol. 108, 58-74 (2016).</li><li>Schleputz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurally+mediated+airway+constriction+in+human+and+other+species:+a+comparative+study+using+precision-cut+lung+slices+(PCLS).">Neurally mediated airway constriction in human and other species: a comparative study using precision-cut lung slices (PCLS).</a> PLoS One. 7 (10), 47344 (2012).</li><li>Hess, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalidation+of+the+ex-vivo+model+PCLS+for+prediction+of+respiratory+toxicity.">Prevalidation of the ex-vivo model PCLS for prediction of respiratory toxicity.</a> Toxicology in vitro : an international journal published in association with BIBRA. 32, 347-361 (2016).</li><li>Bergner, A., Sanderson, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acetylcholine-induced+calcium+signaling+and+contraction+of+airway+smooth+muscle+cells+in+lung+slices.">Acetylcholine-induced calcium signaling and contraction of airway smooth muscle cells in lung slices.</a> J Gen Physiol. 119 (2), 187-198 (2002).</li><li>Wohlsen, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+early+allergic+response+in+small+airways+of+human+precision-cut+lung+slices.">The early allergic response in small airways of human precision-cut lung slices.</a> Eur Respir J. 21 (6), 1024-1032 (2003).</li><li>Wu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innate+immune+response+to+H3N2+and+H1N1+influenza+virus+infection+in+a+human+lung+organ+culture+model.">Innate immune response to H3N2 and H1N1 influenza virus infection in a human lung organ culture model.</a> Virology. 396 (2), 178-188 (2010).</li><li>Zmora, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-human+primate+orthologues+of+TMPRSS2+cleave+and+activate+the+influenza+virus+hemagglutinin.">Non-human primate orthologues of TMPRSS2 cleave and activate the influenza virus hemagglutinin.</a> PLoS One. 12 (5), 0176597 (2017).</li><li>Rosner, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Airway+contractility+in+the+precision-cut+lung+slice+after+cryopreservation.">Airway contractility in the precision-cut lung slice after cryopreservation.</a> Am J Respir Cell Mol Biol. 50 (5), 876-881 (2014).</li><li>Lauenstein, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+immunotoxicity+induced+by+chemicals+in+human+precision-cut+lung+slices+(PCLS).">Assessment of immunotoxicity induced by chemicals in human precision-cut lung slices (PCLS).</a> Toxicology in vitro : an international journal published in association with BIBRA. 28 (4), 588-599 (2014).</li><li>Wild, L. G., Lopez, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Occupational+asthma+caused+by+high-molecular-weight+substances.">Occupational asthma caused by high-molecular-weight substances.</a> Immunol Allergy Clin North Am. 23 (2), 235-250 (2003).</li><li>Di Stefano, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Occupational+asthma+due+to+low+molecular+weight+agents.">Occupational asthma due to low molecular weight agents.</a> Int J Immunopathol Pharmacol. 17 (2), 77-82 (2004).</li><li>Buonsante, V. A., Muilerman, H., Santos, T., Robinson, C., Tweedale, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Risk+assessment's+insensitive+toxicity+testing+may+cause+it+to+fail.">Risk assessment's insensitive toxicity testing may cause it to fail.</a> Environ Res. 135, 139-147 (2014).</li><li>Boverhof, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+sensitization+and+allergy:+current+research+approaches+and+needs.">Respiratory sensitization and allergy: current research approaches and needs.</a> Toxicol Appl Pharmacol. 226 (1), 1-13 (2008).</li><li>Johansson, H., Albrekt, A. S., Borrebaeck, C. A., Lindstedt, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+GARD+assay+for+assessment+of+chemical+skin+sensitizers.">The GARD assay for assessment of chemical skin sensitizers.</a> Toxicology in vitro : an international journal published in association with BIBRA. 27 (3), 1163-1169 (2013).</li><li>Brismar, H., Patwardhan, A., Jaremko, G., Nyengaard, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thickness+estimation+of+fluorescent+sections+using+a+CSLM.">Thickness estimation of fluorescent sections using a CSLM.</a> Journal of Microscopy. 184 (2), 106-116 (1996).</li><li>Lyons-Cohen, M. R., Thomas, S. Y., Cook, D. N., Nakano, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precision-cut+Mouse+Lung+Slices+to+Visualize+Live+Pulmonary+Dendritic+Cells.">Precision-cut Mouse Lung Slices to Visualize Live Pulmonary Dendritic Cells.</a> J Vis Exp. (122), (2017).</li><li>Switalla, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+innate+cytokine+response+to+immunomodulators+and+adjuvants+in+human+precision-cut+lung+slices.">Natural innate cytokine response to immunomodulators and adjuvants in human precision-cut lung slices.</a> Toxicol Appl Pharmacol. 246 (3), 107-115 (2010).</li><li>Henjakovic, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+testing+of+immune+responses+in+precision-cut+lung+slices.">Ex vivo testing of immune responses in precision-cut lung slices.</a> Toxicol Appl Pharmacol. 231 (1), 68-76 (2008).</li><li>Niehof, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RNA+isolation+from+precision-cut+lung+slices+(PCLS)+from+different+species.">RNA isolation from precision-cut lung slices (PCLS) from different species.</a> BMC Res Notes. 10 (1), 121 (2017).</li><li>De Proost, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purinergic+signaling+in+the+pulmonary+neuroepithelial+body+microenvironment+unraveled+by+live+cell+imaging.">Purinergic signaling in the pulmonary neuroepithelial body microenvironment unraveled by live cell imaging.</a> FASEB J. 23 (4), 1153-1160 (2009).</li><li>Davidovich, N., Chhour, P., Margulies, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uses+of+Remnant+Human+Lung+Tissue+for+Mechanical+Stretch+Studies.">Uses of Remnant Human Lung Tissue for Mechanical Stretch Studies.</a> Cell Mol Bioeng. 6 (2), 175-182 (2013).</li><li>Watson, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+for+Chemical+Toxicity+Using+Cryopreserved+Precision+Cut+Lung+Slices.">Screening for Chemical Toxicity Using Cryopreserved Precision Cut Lung Slices.</a> Toxicol Sci. 150 (1), 225-233 (2016).</li></ol>

המחברים אין לחשוף. פראונהופר פריט הוא ארגון מחקר ללא מטרות רווח ציבורי עצמאי עבור מחקר יישומי, ביצוע חוזה מחקר מטעם תעשיות ביוטכנולוגיה, פרמצבטיקה, כימיקלים, קוסמטיקה. המימון של המכון נובע פרויקטים ציבוריים לאומיים ובינלאומיים.

טכניקת PCLS האנושית היא מבוססת היטב במעבדה שלנו. המאמר הנוכחי נותן תיאור של טכניקה זו והשימוש בה לבדיקת רעילות של חומרים בתוך הריאות לרקמות שמחוץ. באופן כללי, בכל מעבדה באמצעות שטכניקה זו צריך לחפש כדי להגדיר וזמינותו של הקשורים ההגדרה של טווחים לכימות, הערכה של variabilities, פקדים איכות המבטיח תוקפו של הניסוי. נהלי אפשרי יכול להיות, לדוגמה, לחזור על כל נקודת קצה, למשל, וזמינותו cytotoxicity, במינימום של שלושה תורמים ביולוגיים (הרצפים בודדים) עם מינימום של שלושה טכני משכפל לפי המדגם כולל חיובי, הפניות שלילי. צוות המעבדה בקיצור כדי להגדיל את עקביות assay ולצמצם את השתנות וזמינותו.
נקודות קצה נעשה שימוש תכוף כדי להעריך את ההשפעות immunomodulatory של חומרים על רקמת הריאה כוללים cytotoxicity מדידות באמצעות מבחני שונות (למשל, LDH assay, וזמינותו WST-1, מיקרוסקופיים מכתים assay), שחרור ציטוקינים מבחני, באותה מידה כמו שינוי פרופיל ביטוי ואפיון של שינויים באוכלוסיות התאית על ידי שיטות immunohistopathological6. יתר על כן, קיימות טכניקות המתארת את הפריט החזותי של תאים, כמו ריאות תאים דנדריטים, מאתר PCLS28 ניתן להעביר גם PCLS אנושי, ובכך עשוי לספק מפורט יותר תובנות ההרכב הסלולר לפני, לאחר טיפול עם חומרים ציטוטוקסיות בשם.
זה פרוטוקול בסיסי טכניקה להכנה סעיפים רקמת הריאה האנושי הוא להשוות טכניקות שהיו שמתואר היטב פרסומים29. בקיצור, החומר איבר מתקבל מחולים הסובלים מסכן חיים מחלות כרוניות כגון סרטן ריאות, שיש להם לעבור ניתוח כריתה או השתלת. הלימודים תאושר על ידי ועדת האתיקה המקומית. דרושה הסכמה בכתב מושכלת של המטופלים. הגדרת זרימת עבודה בין הקליניקה והמעבדה הוא נושא קריטי ודורש תקשורת, והגדרת ממשקים ותשתיות בין שני האתרים. אמבריולוגיה חומר יש להיות מעובד באופן ישיר לאחר כריתה כדי לשמר את יכולת הקיום של הרקמה. ראוי להזכיר כי יכול להיות מיושם בטכניקה המתוארת כאן עבור PCLS האנושי הריאות צעירים ומבוגרים כאחד, בריאים וחולים הריאות. בארצות הברית, למשל, זה אפשרי להשיג הריאות של תורמי איברים בריאים שמתו בתאונות או איזה איברים שנדחו על השתלת.
השלב הקריטי הראשון בפרוטוקול הוא אינפלציה של דרכי הנשימה, parenchyma שמסביב עם פתרון agarose. שלב זה יש צורך לחזק את הרקמות מאוד עבור ההליך עם פרוסות עוקבות. איכות החומרים אמבריולוגיה, על רקע מחלה, הוא קריטי כאן. יכול להיות מלא רק אונות עם קרום הריאות תקין. גידולים בשלב הסופי סמפון לפעמים למנוע את תהליך מילוי. לפני ניפוח החומר האנושי, הטמפרטורה של הפתרון agarose יש להיבדק ביסודיות. דם רב מדי (או אחרים נוזלים, exudates) בתוך האדם רקמת הריאה תגרום לדילול רצויה agarose, ישפיע הדבר על תהליך הפילמור. לאחר האינפלציה של רקמת הריאה, ג'לי של agarose על הקרח, הריאות נחתכים למקטעים של 200 עד 300 עובי מיקרומטר. עקביות של הרקמה הוא נושא מאוד קריטי. אם הרקמה רכה מדי, עם פרוסות של חלקים שווים קשה. גם אם אותו מיקרוטום פרמטרים מוגדרים עבור כל תורם, עובי הפרוסות בין תורמים עשויות להשתנות, התנאים אמורים בודדים ושינויים במהלך ניפוח לעבד עבור כל ריאה. מילוי inhomogeneous של הרקמה יביא פרוסה שונים בעוביים. במקום מדידה אחידות בעובי של פרוסות, מדידה של תכולת החלבון הכולל ניתן לפקח באופן עקיף ריאות פרוסה עוביים. כמה מחלות סופנית והריאליות ולהקשות על תהליך חיתוך; למשל, הדם כלי הם מאד מעובה יתר לחץ דם ריאתי, רקמות שהותירה יכול להיות כל כך נוקשות חותך גלילי רקמה אפשרית כמעט וזה הלהב מיקרוטום צריך להחליף לעיתים קרובות.
לאחר הכנת האדם PCLS, אינטנסיבי שוטף צעדים, אשר נחוצים להסיר שאריות תאים, שוחררה אנזימים, רקמות מקטעים יכול לשמש עבור ניסויים29. PCLS האנושי תרבותי בתנאים התרבות תאים נורמליים, חשוף, לדוגמה, כימיקלים, תרופות או lipopolysaccharides. זיהום מזדמן של PCLS עקב זיהומים (לא ידוע) הוא עניין מיוחד בתרבות של חומר אמבריולוגיה. חייב להיות מושלך בתרביות רקמה מציג זיהומים, חייבים להיות נקיים ביסודיות הציוד. הפרדה מרחבית בין מקומות מעבדה המשמש להכנת מצד אחד culturing מצד עשוי לעזור כדי להימנע קרוס-זיהומים. לגבי הציוד, האזמל הקטן עלול לדלוף, ברגים hex רופף עלול להוביל נזק מנוע ולהפסיק תנועת להב. לא כל חלק בפורס עשוי פלדת אל-חלד, אז זה נישחק אם לא יבש מיד לשנות ניקוי. כדי להתגבר על בעיות ציוד, ייתכן צורך התקן גיבוי אחד לפחות.
בפרסומים קודמים, agarose יש כבר דיווחו על מנת להישטף והוציאו במהלך שטיפת צעדים לאחר הכנה אינטנסיבית. למעשה, הדבר אינו אפשרי, לא ניתן להסיר את agarose. הסרה מלאה של agarose, זה צריך להיות מומסת מחדש בטמפרטורות גבוהות, אשר יהרוס את הרקמה. Agarose alveoli ואת דרכי הנשימה אינה מפריעה הקצה המתואר. נקודות הקצה האחרות עלול להיות מושפע הנוכחות של agarose (ראה גם מגבלות). הצורך להכין את מקטעי רקמת טרייה יש להדגיש, כמו רקמות הכדאיות הוא נושא קריטי בתרבות. Bronchoconstriction הוא לא פרמטר חוקי עבור הכדאיות. מומלץ להשתמש לפחות שניים או שלושה מבחני cytotoxicity עצמאית לבדיקת הכדאיות של parenchyma שמסביב; יש להיבדק בכל ניסוי30. פקדים איכות במבחני cytotoxicity לשמש אינדיקטורים של רקמות לא מספיקות הכדאיות. לכן, מומלץ להעריך את יכולת התגובה של הרקמה, לדוגמה, לחומר רעיל יעיל כמו חומר ניקוי של כל מבחני cytotoxicity. בהתבסס על עקומות מנה-תגובה, ערכי המינימום והמקסימום של ספיגת צריכה להיות מוגדרת עבור מבחני cytotoxicity ופגשתי לניסויים הבאים. שינויים ותיקונים נוספים בפרוטוקול תלויים בעיקר כימיקלים יישומית ואת נקודות הקצה של ריבית. תחולתה של כימיקלים לא מסיסים או תגובתי מוגבל. הריכוז הגבוה ביותר של דימתיל סולפוקסיד ממס מוגבל ל- 1%. ריכוז גבוה יכול לשמש אך עלולה במהדורה בולטת של ציטוקינים פרו-דלקתיים, כמו IL-8. מצד שני, הגירוי נעשה שימוש עשויה להיות חלשה יחסית. במקרה זה, ניתן להגדיל את כמות הרקמה בין 2 ל 4 פרוסות לכל טוב. גישה זו מגבילה את הכדאיות ל 24 שעות.
מגבלה עיקרית של PCLS האנושי הוא כך בגרמניה הם יכולים רק להיות מוכן מחומר אמבריולוגיה נגועים. חולים שעברו ניתוח בדרך כלל שגילם 50 שנה, 80% של חולים הסובלים מסרטן ריאות או נהג להיות מעשנים. התרופה של חולים, כגון glucocorticoids, יכול גם להשפיע על התוצאה של הניסויים באמצעות רקמה אנושית. לכן, זה הכרחי: i) לאמת את כל הניסוי על-ידי הפניות החיוביות אימות הכדאיות פונקציונליות, ורגישות של הרקמה בודדים, ולאמת ii) צלב-התוצאות תוך שימוש רקמת ריאה בריאה, שאינם נגועים, בגיל העמידה חיות מעבדה (פרימטים אנושיות כגון cynomolgus ו, במידת האפשר, עכבר, חולדה, קביה). טוב יותר את הציון פתולוגיה של רקמה חולה, יותר התוצאות ניסיוני. רקמות חולות בכבדות. בקושי יכול לשמש, לעתים קרובות הופעות מוגבל הכדאיות, רמות ציטוקינים כראוי נמוך או גבוה מאוד, חיידקי או פטרייתי דלקות bronchoconstriction פחות. וריאציה התורם-כדי-תורם גבוה יותר לעומת התוצאות המתקבל חיות מעבדה, המשקף ההשתנות בודדים של בני אדם. זו אינה, עם זאת, מגבלה באופן כללי; כפי שהוזכר לעיל, במדינות אחרות (למשל, ארה ב) ניתן להשיג בריאות של תורמי איברים המת נדחה על השתלת. ההיענות של הרקמה תואר טוב הראשון עד 48 שעות בניסויים חשיפה אקוטית. הכדאיות והפונקציונליות של הרקמה מופחתת לאחר ימים רבים של תרבות או לאחר אחסון ב- 80 ° c זה אפשרי רקמת הריאה האנושי תרבות עבור עד 14 ימים בערך. הכדאיות ממשיכה בתקופה זו; עם זאת, עלייה השתנות, כמו גם לאובדן פונקציונליות מספר אוכלוסיות תאים, כגון מקרופאגים, בתוך הרקמה הוא ציין, וכתוצאה מכך במהדורה מוגבלת ציטוקין בתגובה mitogens. מגבלה נוספת עבור נקודות קצה מסוימים היא הנוכחות של agarose בתוך הרקמה, הפרעה, לדוגמה, הבידוד של כמויות מספיקות ובאיכות גבוהה של רנ א31 או הכנת המתלים תא בודד עבור cytometry זרימה עוקבות, phenotyping של תאים. אפשרות לקבל תובנות מכניסטית תא בודד תגובות ופונקציונליות ובכך הוא מוגבל.
מודלים של רקמת Organotypic, כגון PCLS האנושי, נחשבים יש השפעה גבוהה על מחקר בסיסי וקליני הלא. אמבריולוגיה חומר יש קומפוזיציה ביולוגי המשקף היטב את הארכיטקטורה איבר נורמלי. הוא מכיל, לדוגמה, מגורים מכתשי ובסימפונות בתאי אפיתל תאי שריר חלק, fibroblasts, תאי אנדותל, סיבי עצב, מקרופאגים. הרקמה ברות ביצוע ולא התאים מגיבים לגירויים מספר. עצבים סיבים, למרות לחתוך, יכול להיות מקומי מופעל, המוביל אל מסוף תגובות רפלקס14. כתוצאה מכך, מודל זה שמחוץ מציעה את האפשרות ללמוד תגובות מערכת החיסון התאית מולדת, תגובות הגנה, ציטוקינים איתות, אינדוקציה של סמני פני שטח התא. מספר שיפורים בטכניקה culturing, אימות של נקודות קצה מאפשרים את השימוש PCLS אנושי במדע translational. דוגמאות של גישות עתידיות הן: i) אימות של חדש מטרות ברקמת אמבריולוגיה, ii) הערכה של תגובות חיסוניות לאחר החשיפה, לדוגמה, כימיקלים, תרופות, חלקיקים, וכדומה, iii) תוספת של רקמת הריאה עם תאים חיסוניים, כזה כמו לימפוציטים, iv) זיהוי ושינוי דפוסים מולקולרית, לדוגמה, לאחר חשיפה לרגישות בדרכי הנשימה, חומרים גרימת המחלה או חומרים פעילים עיכוב מסלולים; יתר על כן, v) שיפוץ דרכי הנשימה ו- vi) העצבית תקנה32. השדה ' מדעי ' מעוניינת הגישות הללו הווה ועתיד, יחד עם PCLS. בנוסף, ישנם מגוון של פיתוחים שונים שיעזרו לשפר את הטכניקה PCLS, כגון שימור הקפאה-20, ורקמות מתיחה33 לחקות את התנועה הטבעית של הרקמה במהלך הנשימה או מכני אוורור.
היתרון העיקרי של האדם PCLS לעומת שאר דגמי תלת-ממד הוא הנוכחות של תאים חיסוניים, סיבי עצב. ניתן גם לבצע ניסויים ב עכבר, חולדה, קופים, המהווים מיני בעלי חיים המשמשים עדיין לרוב וטוקסולוגיה. המורכבות של רקמת הריאה אנושי תומך את התרגום של תוצאות מן החיה האדם ומן במבחנה ויוו. בהקשר של מבחני אלטרנטיביים הקיימים לצורך זיהוי לרגישות בדרכי הנשימה, PCLS אנושיים מורכבים ביותר, ואינם מאפשרים תובנות תגובות תא בודד. ובכל זאת, מיקרוסקופיה וזרימה cytometry עשוי לתת מידע אודות תגובות הסלולר, אם סמן נכון הסלולר משמש בשילוב, לדוגמה, אפופטוזיס, נמק או סמני תאיים. ישנם מבחני שפורסמו אשר היה מאומת לדווח שימשו לצורך זיהוי לרגישות בדרכי הנשימה. עם זאת, ההתקדמות בשימוש של PCLS עם כל היתרונות שלהם על מבחני מתא בודד עושים תרומה משמעותית במובן כך שניתן להשתמש בטכניקה להקרנה תפוקה גבוהה, כפי שתואר על ידי ווטסון. ואח 34 הם פיתחו וזמינותו תפוקה גבוהה ההקרנה לחזות דרכי הנשימה רעילות PCLS מאתר נשמר-הקפאה. עם פורמט PCLS ולמחקר שלהם 96-ובכן, הם גילו המפרט דומה בנוזל שטיפה מאתר, שהופך PCLS assay ריאלי של תפוקה גבוהה.

מחלות בדרכי הנשימה כגון אסטמה אלרגית, אסטמה תעסוקתית, מחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD), אמפיזמה, זיהומים של דרכי הנשימה העליונים והתחתונים בעלייה, מייצגים1,בעול2בריאות ברחבי העולם. מערכות בחינה מתאימים נדרשים, על מנת לזהות חלק המנגנונים הבסיסיים שבבסיס מחלות אלו, בנוסף לפיתוח ולבדיקה של חומרים המתאימים. מחקר בסיסי, כמו גם פיתוח תרופות פרה מתמקדים תוצאות זכו מבחני במבחנה או ויוו . מבחני אלה, אולם, יש את המגבלות שלהם3. ראשית, מבחני במבחנה לנצל תאים אנושיים היו מבודדים, הסרת רקמות סמוכות או איברים, ולכן הם כבר לא מסוגלים לקיים אינטראקציה עם או להיות מוגן על ידי תאים אחרים3. שנית, מודלים בעלי חיים הם לעתים קרובות אינם לתרגום לבני עקב הבדלים פיזיולוגיה פערים הביוכימי4. כדי למזער את המגבלות האלה, ולא בהקשר של 3Rs (החלפת, עידון, הפחתת) עקרון5, מודלים חלופיים חדשים מתפתחים כל הזמן.
מודלים חלופיים. מרקמות תלת-ממד, כגון PCLS, הן קישור בין מבוסס-אדם במבחנה ומודלים מורכבים בעלי חיים ויוו . PCLS משקפים את הטרוגניות פונקציונלי עם כל סוגי תאים רלוונטיים נוכח ב- במערכת הנשימה6. בנוסף, הטכניקה PCLS יש את היתרון של הכנה לשחזור של מספר פרוסות דקות של עובי מדויק מתורם יחיד ברקמות בעלי חיים או אדם. זה מאפשר פקד פנימי, כמו גם ריכוזים שונים או סמים כדי להיבדק.
מאז כניסתה הראשונה של פרוסות מלא אגר אמבריולוגיה בשנת 1994 על ידי פישר. et al. 7 הטכניקה עבור פריסה וגזירה culturing של רקמת הריאה שופרה משמעותית. כריסטיאן מרטין. et al. שיפור טכניקה זו עבור יישומים כימי, תרופתי נוסף8. הקבוצה שלנו הוצג על טכניקה זו על ידי כריסטיאן מרטין ב- 2007. מאז, היישום של PCLS במחקר התרחבה בדיקות של תפקודי התגובות, כגון דרכי הנשימה9,10 ו- vasoconstriction11, חיסונית, תרופתי12,13, ובדיקות רעילות7 מינים שונים של מספר מעבדות. למשל, Schlepütz. et al. 14 נחקרו דרכי הנשימה תגובות על הבדלים בין המינים, לעומת הפעלת הנוירון היקפיים או על ידי גירוי בשדה חשמלי (EFS) או על ידי קפסאיצין בעכברים, עכברושים, שרקנים, כבשים, מרמוסטיים ואת בני האדם. הם מצאו את המינים השונים שיש דפוסים ברורים, אך שונה של bronchoconstriction בתיווך עצב, הגיע למסקנה כי חיות מעבדה נפוץ (עכברים וחולדות) אינן משקפות תמיד התגובה האנושית. לבדיקת רעילות ריאות וכדי להפחית את מספר בעלי חיים בהקשר זה, הס. et al. 15 תוקף מראש עכברוש PCLS חלופה שמחוץ עבור מחקרי רעילות אינהלציה. מחקר אימות מראש multicentric זה הניב התפתחות שני מודלים של חיזוי באמצעות PCLS עם תוצאות מבטיחות.
יתר על כן, במחקר בסיסי, שימשו PCLS להבהיר סידן איתות16תגובות אלרגיות מוקדם17, זיהום נגיפי תגובות18,19. הטכנולוגית המתמשכת, להיות נידונות להתקדמות נוספת. לדוגמה, השדה היא הגדלת היתרון של רקמה אנושית על ידי אחסון חוזר של רקמות קפוא. . רוזנר ואח תיאר טכניקה של הקפאה והפשרה PCLS מאתר ששומרת את היכולת של דרכי הנשימה חוזה על גירוי של: לכן, הטכניקה מאריך את חלון זמן מוגבל שבתוכו רקמות נשארו קיימא, ולא כל כך רחוק מבחני ניתן ליישם לאורך זמן התורם אותו20. בנוסף ההתפתחויות הללו מחקר, Lauenstein. et al. 21 חקר לאחרונה הערכת סיכונים של כימיקלים שונים עשויים לשמש לרגישות פוטנציאליים לאסתמה תעסוקתית ב PCLS האנושית.
אסטמה תעסוקתית, הסימפטומים שלו הם שיבוש זרימת אוויר hyperresponsiveness דרכי הנשימה, בדומה אסטמה אלרגית, הנגרמת כתוצאה מחשיפה גבוהה משקל מולקולרי (HMW)22 או נמוך משקל מולקולרי (LMW) חומרים23 (למשל , תרכובות פלטינה) בסביבת העבודה. סוכני LMW יש פוטנציאל גבוה רגישות עולה כאשר ויוצרים haptens, לאגד המוביל חלבונים21. רישום של כימיקלים HMW או LMW חדש דורש הערכת סיכונים בתוך חוץ גופית ו ויוו בנוגע שלהם בשם רגישות עולה פוטנציאליים (למשל., ה-OECD מנחה 429)24. המבחנים לקביעת רגישות עולה בשם פוטנציאל, עם זאת, לא נועדו במקור עבור הערכת סיכונים של לרגישות בדרכי הנשימה, אך עבור קשר לרגישות, אבל נראה שיש כמה חפיפה עבור קבוצת משנה קטנה של חומרים25 . העבודה על-ידי. Lauenstein et al. תוכנן במסגרת הפרויקט האיחוד האירופי סנס-it-iv, לפתח אסטרטגיות אלטרנטיביות בדיקה להערכת הסיכון של איש קשר בשם או ריאות לרגישות21. עבור פרויקט זה, התמקדנו בדיקת השימושיות של PCLS האנושי ככלי בדיקה חלופית. לכן, קבוצת הקצה immunomodulatory (למשל, הכדאיות, ציטוקינים הפרשת) נבחר כדי לקבוע את הפוטנציאל מטרד או דלקתיות של חומרים כימיים, כגון תרכובות LMW פלטינה. Lauenstein et al. . מצאו שום דפוס כללי זה יכול לחול על כל לרגישות בדרכי הנשימה; עם זאת, העבודה שלהם סיפקה את היסודות עבור פרוטוקולים שפורסמו לאחרונה26.
לסיכום, פרוטוקול המובאת כאן עבור הכנה וחשיפה עוקבות של האדם PCLS מספק שיטה מועילה עבור הערכת פוטנציאל רעיל ריאות ו/או חומרים immunomodulatory, אשר יכול להיות מעורב בפיתוח של מערכת הנשימה מחלות, כמו אסטמה תעסוקתית.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1373px;" width="1373">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Silicon hose 3.0 x 5.0 mm</td>
			<td style="width:471px;">A. Hartenstein (Leipzig, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">SS04</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Syringe</td>
			<td style="width:471px;">Faust Lab Science (Klettgau, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">9.410 050</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Coring tools</td>
			<td style="width:471px;">custom-made</td>
			<td style="width:317px;">custom-made</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Trimming Blade Handle (FEATHER)</td>
			<td style="width:471px;">pfm medical ag&#160; (Cologne, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">205530001</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Trimming Blades (FEATHER)</td>
			<td style="width:471px;">pfm medical ag&#160; (Cologne, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">205500000</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Microtome: Tissue Slicer</td>
			<td style="width:471px;">Alabama R&#38;D (Bad Homburg, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">303400-ADPT</td>
			<td style="width:227px;">Krumdieck Tissue Slicer (MD6000)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Microtome blade</td>
			<td style="width:471px;">Wilkinson Sword (Solingen, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">ENR-4027800011506</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Tissue culture dishes</td>
			<td style="width:471px;">Sigma (M&#252;nchen, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">Z666246-420EA</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Cell strainer filter (100 &#181;m Nylon)</td>
			<td style="width:471px;">Becton Dickinson (Heidelberg, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">BD352360</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Inoculation loop</td>
			<td style="width:471px;">Copan Diagnostics (Murrieta, USA)</td>
			<td style="width:317px;">&#160;CD176S01</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">TPP Tissue culture plates 24wells</td>
			<td style="width:471px;">Sigma (M&#252;nchen, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">Z707791-126EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Cassette</td>
			<td style="width:471px;">Thermo Scientific (Schwerte, Germany)</td>
			<td>1000957</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Nunc MaxiSorp flat-bottom</td>
			<td style="width:471px;">Fisher Scientific GmbH (Hannover, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">44-2404-21</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Nunc MicroWell 96-Well&#160;</td>
			<td style="width:471px;">Thermo Scientific (Schwerte, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">260836</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Confocal Microscope</td>
			<td style="width:471px;">Zeiss (Jena, Germany)</td>
			<td style="width:317px;"></td>
			<td style="width:227px;">Confocal LSM Meta 510</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Image rendering software</td>
			<td style="width:471px;">Bitplane AG (Z&#252;rich, Switzerland)</td>
			<td style="width:317px;"></td>
			<td style="width:227px;">IMARIS 7.6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">LSM Image Browser</td>
			<td style="width:471px;">Zeiss (Jena, Germany)</td>
			<td style="width:317px;"></td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Multiwell-Reader</td>
			<td style="width:471px;">Tecan Group Ltd. (M&#228;nnedorf, Switzerland)</td>
			<td style="width:317px;">Tecan infinite F200Pro</td>
			<td style="width:227px;">Plate Reader</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Plate shaker</td>
			<td style="width:471px;">Edmund Buehler GmbH (Hechingen, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">KM-2 Akku</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:359px;">BenchMark ULTRA</td>
			<td style="width:471px;">Ventana Medical Systems (Tucson, USA)</td>
			<td style="width:317px;"></td>
			<td style="width:227px;">Automated IHC/ISH slide staining system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Assays</td>
			<td style="width:471px;"></td>
			<td style="width:317px;"></td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Cell Proliferation Reagent WST-1</td>
			<td style="width:471px;">Roche (Basel, Switzerland)</td>
			<td>11644807001</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Cytotoxicity Detection Kit (LDH)</td>
			<td style="width:471px;">Roche (Basel, Switzerland)</td>
			<td>11644793001</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:359px;">Microscopical vitality staining&#160;</td>
			<td style="width:471px;">Invitrogen (Carlsbad, USA)</td>
			<td>L-3224</td>
			<td style="width:227px;">LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">BCA Protein Assay</td>
			<td style="width:471px;">Thermo Scientific (Schwerte, Germany)</td>
			<td>23225</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">ELISA assay kit</td>
			<td style="width:471px;">R &#38; D systems</td>
			<td>various, e.g. DY210 (TNF-&#945;) or DY200 (IL-1&#945;)</td>
			<td style="width:227px;">DuoSet</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Reagents</td>
			<td style="width:471px;"></td>
			<td style="width:317px;"></td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Agarose, low gelling temperature&#160;</td>
			<td style="width:471px;">Sigma (M&#252;nchen, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">A9414-100G</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:359px;">Balanced Salt Mixtures and Solutions, Cell Culture, Classic Media and Salts, Earle&#8217;s Balanced Salts (EBSS)</td>
			<td style="width:471px;">Sigma (M&#252;nchen, Germany)</td>
			<td>E2888-500ML</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Penicillin and streptomycin</td>
			<td style="width:471px;">Lonza (Verviers, Belgium)</td>
			<td>17-602E</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Dulbecco&#180;s Modified Eagle&#180;s Medium Nutrient Mixture F-12 Ham (DMEM F-12)</td>
			<td style="width:471px;">Gibco (Darmstadt, Germany)</td>
			<td>11039-047</td>
			<td style="width:227px;">Culture medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Dulbecco&#180;s Phosphate with Ca and Mg (DPBS)</td>
			<td style="width:471px;">Lonza (Verviers, Belgium)</td>
			<td style="width:317px;">BE17-513F&#160;&#160;</td>
			<td style="width:227px;">Buffer solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Albumin from bovine serum (BSA)</td>
			<td style="width:471px;">Sigma (M&#252;nchen, Germany)</td>
			<td style="width:317px;">A9647-500G</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Detergent</td>
			<td style="width:471px;">Sigma (Saint Louis, USA)</td>
			<td>X100-100ML</td>
			<td style="width:227px;">Triton X-100</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:359px;">Washing buffer</td>
			<td style="width:471px;">Merck (Darmstadt Germany)</td>
			<td>524653</td>
			<td style="width:227px;">&#160;0.05% Tween 20 in PBS</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessment of the cytotoxic and immunomodulatory effects of substances in human precision-cut lung slices

מחלות נשימה בתוך המגוון הרחב שלהם צריכים מערכות מודל המתאים כדי להבין את המנגנונים שבבסיס ולאפשר התפתחות חדשה הרפוי. בנוסף, רישום של חומרים חדשים דורש הערכת סיכונים המתאים עם מערכות בדיקה נאותה כדי למנוע את הסיכון של אנשים שייפגעו, לדוגמה, סביבת העבודה. הערכות סיכונים כאלה נערכים בדרך כלל במחקרים שנעשו בבעלי חיים. לאור עיקרון 3Rs, ספקנות הציבור נגד ניסויים בבעלי חיים, אנושי שיטות אלטרנטיביות, כגון ריאות דיוק-לחתוך פרוסות (PCLS), יש כבר מתפתח. המאמר הנוכחי מתאר שמחוץ הטכניקה של האדם PCLS ללמוד את הפוטנציאל immunomodulatory של חומרים נמוך משקל מולקולרי, כגון אמוניום hexachloroplatinate (HClPt). נקודות קצה נמדד כוללים הכדאיות דלקת בדרכי הנשימה מקומית, מסומן על ידי שינו הפרשת ציטוקינים ו נוגדנים. ציטוקינים פרו-דלקתיים, נמק הגידול גורם אלפא (TNF-α), אלפא אינטרלוקין 1 (IL-1α) היו גדל באופן משמעותי ב- PCLS אנוש לאחר חשיפה ריכוז רעיל המשנה של HClPt. אף-על-פי הטכניקה של PCLS הותאם באופן משמעותי במהלך העשורים האחרונים, את תחולתן לבדיקה של immunomodulation נמצא עדיין בפיתוח. לכן, התוצאות המובאות כאן הן ראשוניות, למרות שהם ולהראות את הפוטנציאל של PCLS האנושי ככלי חשוב במחקר הנשימה.

בשיטת המחקר הנוכחי, PCLS האנושי היו מוכנים, נחשפים חמש ריכוזים של חומרים תעשייתיים להעריך immunomodulatory כימית המושרה תופעות בחומר אמבריולוגיה. רקמת הריאה נחשף בתנאים המשוקע כמו תרבות קבוע עבור ה 24 רעילות הוערכה על ידי מדידה של LDH שפורסמו, פעילות מיטוכונדריאלי ואת הכדאיות מיקרוסקופיים מכתים. בנוסף, נמדדו תכולת החלבון הכולל נורמליזציה, ציטוקינים פרו-דלקתיים. במידת האפשר, ערכים 75 הריכוז המעכב (IC) חושבו על ידי פריסטלטיות sigmoidal שאינו ליניארי. החומרים התייחסות חיובית, דטרגנט עבור cytotoxicity ו LPS על התגובה ציטוקין מולדת, שימשו עבור אימות של כל הפעלה. IC75 באמצעות לוגריתמים טרנספורמציה [מיקרומטר] ערכים (יומן IC50) שימשו ריכוזים "מגרה" למדידות שחרור ציטוקינים עוקבות.
איור 1 ו- 2 איור להראות את ההליך של מילוי חומר אמבריולוגיה, למופת H & E מכתים של האדם PCLS. הנהלים היגיינה שגרתית חייב להיות אחריו כדי למנוע השפעות שליליות על הבריאות ולהבטיח בטיחות של צוות טיפול בחומר אמבריולוגיה. הטכניקה דורש צוות הדרכה ותרגול. חווה פתולוגים מי להבחין בין אזורים שונים (עליונים/תחתונים אונות ו- subpleural לעומת מרכזי נוסף) וחולים לעומת אזורים בריאים יש צורך להעריך את מצב פתולוגי של החומר אמבריולוגיה. PCLS האנושי שנוצר אמור לשמש הכנה של H & E שהוכתמו מקטעים דק, אשר ניתן להעריך מחדש על ידי פתולוג. הליך זה מסייע למשתמשים לקבל אימון מפלה שונים באזורים נגועים, מיקומים בתוך הריאות.
תרשים 3 מציג את תוצאות מדידת LDH ופעילות WST-1 ב- PCLS אנוש לאחר דגירה 24 שעות עם SLS. שליטה בינונית ללא טיפול ללא SLS, שמוצג ב 0 µg/mL SLS, הוא פקד איכות חשוב. ערכים צריך להיות מתחת ל- 20% עבור LDH לעומת רקמת חומרי ניקוי-lysed ו- > יחידות ספיגת 0.7 וזמינותו WST-1. פקדים איכות אלה לשמש גם אינדיקטורים של רקמות לא מספיקות הכדאיות. ההיענות של הרקמה האנושית לקראת הפתרון דטרגנט, כמו חומר רעיל, יעיל חייב להיות כלול כפקד חיובי. זה יביא לעלייה ב- 300-500% (> יחידות ספיגת 2.0) של LDH בהשוואה עם רקמות ללא טיפול, ערכים < 0.1 יחידות ספיגת וזמינותו WST-1. SLS, גרמו לירידה למינון של התא הכדאיות נמדדת על ידי עלייה LDH, ירידה של פעילות מטבולית וזמינותו WST-1 בריכוזים > µg 87/mL. מודל ריכוז סיגמואיד-תגובה היה מצויד בנתונים, כך שיהיה ניתן לחשב ערכים IC75 או IC50. ערכים אלה לאחר מכן ניתן להשתמש כדי לבחור ריכוזים של ציטוקין ורמות כימוקין: בריכוזים רעיל מאוד, בדרך כלל לא או רק ציטוקינים מופחתת של נוגדנים יכולים להתגלות. לכן, מומלץ רעיל או רק ריכוזים מעט רעילים (IC75). חשוב לציין כי הגידול הצפוי בפעילות LDH בתרבות תא supernatant מושפעת לעיתים קרובות החומר יישומית21. לעתים קרובות, הפרעות להתרחש בין הפעילות ושתמצאו בו האנזים, שמוביל פירוש מוטעה של תוצאות אם וזמינותו LDH וזמינותו cytotoxicity היחידה בשימוש. לכן חשוב והכרחי לביצוע מבחני מספר cytotoxicity כדי להשיג תוצאות חוקי ואמין. יתר על כן, יש לציין כי הרגישות של מבחני LDH ו- WST-1 הוא מאוד דומה.
איור 4, הכדאיות מיקרוסקופיים תמונות של PCLS להפגין ההיענות של הרקמה האנושית כדי דטרגנט בתור חומר רעיל יעיל. התוצאות הן מאוד שימושי לאשר נתונים הכדאיות אחרים, אבל זה דורש ציוד נוסף. ההשפעות הרעילות הן מבחינה ויזואלית לאומדן הערכה של רקמת calcein-חיוביות לעומת גרעין התא EthD-1-חיוביות. מקטעי נבחר באופן אקראי בתוך parenchyma בדרך כלל לגרום נתונים דומים, בעוד יש להימנע איירווייז או כלי דם, כמו חללים גדולים עלולים להשתנות את התוצאות. מהניסיון שלנו, עם ההגדרות מיקרוסקופיים שתוארו לעיל, נמדד בכמות ממוצעת בין 1.5 x 106 ו- 5 x 106 מיקרומטר3 של הרקמה שליטה. הערכים תלויה באיכות החומר הריאה, PCLS איכות, גם על המחלה של התורם רקמת הריאה. אף-על-פי הכדאיות של רקמת הריאה האדם משתנה בין התורמים, המספר של גרעין התא מת לעומת רקמות קיימא לא יעלה 15% של הפקד רקמות. אם התא מת גרעינים קיימים בעיקר בפקד רקמות, עם זאת, הניסוי אמורה להיות נטושה.
איור 5 מציג נתונים נציג עבור האפקט immunomodulatory של HClPt ו- SLS רקמת הריאה אנושי. ציטוקינים פרו-דלקתיים IL-1α ו- TNF-α הם סמנים של דלקת, המציין את תחילת התהליכים דלקתיים לאחר חשיפה מגרה חומרים. שני ציטוקינים נמדדו על ידי אליסה. IL חוץ-תאית-1α היא בדרך כלל נמוכה PCLS האנושי, בעוד תאיים IL-1α מגיע לרמות של 1,000 pg/mL ומעלה. ירידה ב- IL תאיים-1α מציינת תהליכים ציטוטוקסיות מתמשך -, נצפית בעיקר לאחר חשיפת PCLS האנושי כימיקלים. אם הרקמה מגורה עם התקליטים, מפעיל של מערכת החיסון המולדת, בתור שכזה הטיפול חיובי לשלוט, ואז רוב IL-1α המושרה יכול להתגלות רק intracellularly לאחר 24 שעות. לעומת זאת, TNF-α הפרשת המושרה על ידי גירוי LPS בעיקר ניתן למדוד extracellularly. השימוש בפקד חיובי מתאימים, כגון תקליטונים, מדגים את תוקפו של שיטה. בשיטת המחקר הנוכחי, PCLS האנושי נחשפו שלושה ריכוזים של HClPt (32, 64 ו- 125 µg/mL) או שני ריכוזים של SLS (1 ו- 10 µg/mL) עבור ה 24 ציטוקין הפרשת נקבע כסכום של ציטוקינים חוץ-תאית, תאיים מנורמל ריכוזי החלבון הכולל כפי שהיא מתוארת באיור 5. ראוי לציין כאן כי וזמינותו BCA משמש בדרך כלל עבור קביעת תכולת החלבון הכולל, עם זאת, הוא גם משקף חומר-induced cytotoxicity. לפיכך, רעיל בריכוזים תכולת החלבון הכולל של אינם יכולים לשמש עבור נרמול נתונים ציטוקין. הפרשת IL-1α גדלה באופן משמעותי מ- 263 ± 38 pg/mg 887 ± 216 pg/מ ג ועבור TNF-α מ 263 ± 38 pg/mg 1,160 ± 286 pg/מ ג (איור 5A, B). יתר על כן, הנוצרות על-ידי LPS IL-1α ו- TNF-α הפרשת מוצגת בהשוואה פקד רקמות unstimulated. אינדוקציה של ציטוקינים פרו-דלקתיים על ידי פתוגן-הקשורים דפוסי מולקולרית, כגון תקליטונים, מדגים את תוקפו של שיטה והיא מאוד מומלצת כדי לשמש בעת עבודה עם PCLS האנושי לחקור תופעות immunomodulatory. לפרטים נוספים על נתוני HClPt ו- SLS, נא להפנות המחקר על-ידי. Lauenstein et al. 21
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57042/57042fig1.jpg"> איור 1 : נוהל מילוי חומר אמבריולוגיה. אמבריולוגיה מוכן מיד לאחר כריתה. הריאה לאחסן בטמפרטורת החדר למילוי עקבית עם agarose, כדי להימנע agarose פתאומית הפילמור במהלך מילוי. הריאה ממוקם בצורה אופקית, עם האונות התפרסו עבור תצוגה של האופטימלית סמפון הראשי או הסמפונות (A & B על מבט מקרוב על סמפון). הסמפונות לצינוריות עם צינור סיליקון גמיש, קבוע עם תופסנים (C). לאחר מילוי הליך ו agarose פלמור ברקמה, פתולוגים מיומן לחתוך את הריאה פרוסות על 3-5 ס מ עובי (D). מ פרוסות אלה מוכנים ליבות רקמה גלילית (Ø למשל, 8 מ"מ) עם כלי הקידוח (E). הכורים בהתכה רקמות לחתוך עם מילות הקסם רקמה לתוך PCLS, אשר מועברים באופן מיידי מלא בינוני פטרי עבור הדגירה בתנאים התרבות תאים נורמליים (E). לאחר כביסה בכמה צעדים PCLS מועברים תא לוחות תרבות (למשל, ובכן 24 צלחת עם שני PCLS לכל טוב, 500 µL בינוני) כדי להסיר שאריות תאים שיורית ובוררים תא המשוחררים (F). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57042/57042fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57042/57042fig2.jpg"> איור 2 : קביעת מצב בריאותו של האדם PCLS על ידי צביעת המטוקסילין - PCLS בתמונה זו, מוכן מתורם עם גידול בריאה, מראה רקמת הריאה ללא פגע עם parenchyma מכתשי, היקפי איירווייז (*), וכלי הדם (חץ) סקירה (A). בהגדלה גבוהה יותר, ניצוח איירווייז עם שלם ciliated אפיתל בדרכי הנשימה (חץ) (B), מבנה מכתשי שלם רצוף pneumocytes קיימא, כולל של נים עם רבים אריתרוציטים (חץ) (ג), מכתשי חללים המכילים מכתשי מקרופאגים (CD68 אימונוהיסטוכימיה) (D), כמו גם כלי הדם עם שלם אנדותל (CD31 אימונוהיסטוכימיה) יכול להיות שנצפו (E). רקמת הגידול ללא רק שימש את PCLS, ולכן אין אזורים נגועים בעין בלתי מזוינת גלויים. בניגוד PCLS מוכן מתורמים עם מחלות ריאה אחרות, כגון אמפיזמה או פיברוזיס, מבנה מכתשי לא מופרת PCLS רק מעט בלויה ב הגבול החיצוני, ככל הנראה עקב ההכנה. ברים סולם עולה 1,000 מיקרומטר (A) ו- 50 מיקרומטר (B–E), בהתאמה. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57042/57042fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57042/57042fig3.jpg"> איור 3 : קביעת cytotoxicity המושרה על ידי SLS ב PCLS האנושי, נמדדת נזילה של האנזים LDH לתוך תרבות בינוני (א) ואובדן של פעילות אנזים מטבולי העריך עם לצבוע WST-1 (B). PCLS האנושי נחשפו הגדלת ריכוזים של SLS. מודל ריכוז סיגמואיד-תגובה לאחר מכן הורכב על הנתונים כך הערכים IC75 או IC50 (הריכוז המעכב על הפחתת 25% ו- 50% של תאים הכדאיות) יכולה להיות מחושבת (דמויות נכון). הנתונים מוצגים אומר ± SEM, n = 3-5. ספיגת של LDH assay נמדדה ב 492 nm (הפניה-630 ננומטר) ואת וזמינותו WST-1 ב-450 nm (הפניה-630 ננומטר). הנתונים היו הותאם ואת שונה. Lauenstein et al. 21 <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57042/57042fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57042/57042fig4.jpg"> איור 4 : להחליפן בתמונות של תלת מימד מיקרוסקופיים מכתים ותמונה הרינדור של האדם PCLS. רקמה חיה שליטה ההיענות של רקמה דטרגנט, כמו חומר רעיל, יעיל מוצגים לאחר צביעה של האדם PCLS עם calcein AM (צהוב) ו- EthD-1 (אדום). ערימות של 30 מיקרומטר היו לוקחים עם מטרה X 10 (א), שניתנו (B). סרגל קנה מידה מציינת 100 מיקרומטר. עירור אורכי גל 488 ננומטר, 543 ננומטר, פליטה מסננים BP 505-550 ננומטר, LP 560 ננומטר. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57042/57042fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57042/57042fig5.jpg"> איור 5 : אמוניום hexachloroplatinate (HClPt)-induced הפרשת IL-1α ו- TNF-α ב PCLS האנושי, לאחר 24 שעות חשיפה. PCLS נחשפו שלושה ריכוזים (32 µg/mL, µg 64/mL ו- µg/mL 125 של HClPt), שני ריכוזים שונים (1 µg/mL ו- µg 10/mL) של SLS. חוץ-תאית, תאיים IL-1α (א) ו- TNF-α (B) היו נקבעים על-ידי אליסה, מנורמל לתוכן חלבון הכולל. להראות את תוקפו של השיטה activator חיובית של מערכת החיסון המולדת, תקליטונים, מוצג כהפניה תאיים IL-1α (א) ועל שחרור TNF-α (B) חוץ-תאית, מנורמל לתוכן חלבון הכולל. הנתונים מוצגים אומר ± SEM, *p < 0.05 ו * * *p < 0.001; HClPt ו- SLS: n = 9, IL-1αLPS: n = 5, TNF-αLPS: n = 4 כפילויות טכני (מבחן מאן-ויטני). דמות זו שונתה מ. Lauenstein et al. 21 <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57042/57042fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Supplementary Figure 1" src="/files/ftp_upload/57042/57042supfig1.jpg"> משלים איור 1: עיבוד חישובית מפורט לתמונות של הכדאיות מיקרוסקופיים מכתים באמצעות תוכנת עיבוד. הליך שלב אחר שלב ההפעלה לניתוח תמונה של התמונות המועלות LSM עבור עיבוד משטח רקמת שהוכתמו calcein קיימא (A–G, אני) וזיהוי ספוט של אתידיום שהוכתמו homodimer תא גרעינים (H, J–מ'). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57042/57042supfig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Supplementary Figure 2" src="/files/ftp_upload/57042/57042supfig2.jpg"> משלים איור 2: סקירה של ניתוח תמונה חישובית של הכדאיות מיקרוסקופיים צביעה של רקמת הריאה אנושי. (צהוב) בת קיימא רקמות נותחה על ידי עיבוד פני השטח (B–אני), תאים מתים גרעינים (אדום) אותרו על ידי זיהוי ספוט (J–P). תמונת מצב שימש כדי לייצא את התמונה (Q). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57042/57042supfig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Assessment of the Cytotoxic and Immunomodulatory Effects of Substances in Human Precision-cut Lung Slices at JoVE.com

Assessment of the Cytotoxic and Immunomodulatory Effects of Substances in Human Precision-cut Lung Slices

על רקע העיקרון 3Rs, מודלים הנשימה חלופות מחקרים שנעשו בבעלי חיים כמו מתפתחים. במיוחד עבור הערכת סיכונים מחומרים בדרכי הנשימה, יש מחסור של מבחני המתאים. כאן, אנו מתארים את השימוש אמבריולוגיה דיוק-לחתוך פרוסות להערכה לחומרים הנישאים באוויר.

הערכת ציטוטוקסיות ואפקטים Immunomodulatory של חומרים אמבריולוגיה דיוק-לחתוך פרוסות

Respiratory diseases in their broad diversity need appropriate model systems to understand the underlying mechanisms and enable development of new ...

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Determining Optimal Cytotoxic Activity of Human Her2neu Specific CD8 T cells by Comparing the Cr51 Release Assay to the xCELLigence System

קביעת פעילות ציטוטוקסית אופטימלית של CD8 תאי T ספציפי אדם Her2neu על ידי השוואת Assay שחרור Cr51 למערכת xCELLigence

Cytotoxic CD8 T cells constitute a subgroup of T  cells that are capable of inducing the death of infected or malignant host  cells1. These cells express ...

Assessment of the Immunomodulatory Properties of Human Mesenchymal Stem Cells (MSCs)

Assessment of the Immunomodulatory Properties of Human Mesenchymal Stem Cells MSCs

הערכה של מאפייני המערכת החיסוניים של תאי גזע mesenchymal האדם (MSCs)

The immunomodulatory properties of multilineage human mesenchymal stem cells (MSCs) appear to be highly relevant for clinical use towards a wide-range of ...

Culture of Macrophage Colony-stimulating Factor Differentiated Human Monocyte-derived Macrophages

תרבות של Macrophage מושבה מגרה פקטור בדיל אדם המקרופאגים מונוציטים הנגזר

A protocol is presented for cell culture of macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) differentiated human monocyte-derived macrophages. For initiation ...

Flow Cytometric Analysis of Particle-bound Bet v 1 Allergen in PM10

ניתוח תזרים Cytometric נ בית נכנס חלקיקים 1 האלרגנים PM10

Flow cytometry is a method widely used to quantify suspended solids such as cells or bacteria in a size range from 0.5 to several tens of micrometers in ...

Visualizing the Effects of Sputum on Biofilm Development Using a Chambered Coverglass Model

לדמיין את ההשפעות של כיח על פיתוח biofilm באמצעות מודל תאיים coverglass

Biofilms consist of groups of bacteria encased in a self-secreted matrix. They play an important role in industrial contamination as well as in the ...

Rapid Quantification of Mitogen-induced Blastogenesis in T Lymphocytes for Identifying Immunomodulatory Drugs

כימות מהיר של Blastogenesis mitogen-Induced T לימפוציטים לזיהוי סמים המערכת החיסונית

Lymphocyte proliferation in response to antigenic or mitogenic stimulation is a readily quantifiable phenomenon useful for testing immunomodulatory (i.e., ...

Magnetic Stirrer Method for the Detection of Trichinella Larvae in Muscle Samples

Magnetic Stirrer Method for the Detection of Trichinella Larvae in Muscle Samples

סטירר שיטה מגנטית לצורך זיהוי של<em&gt; Trichinella</em&gt; זחלים בדגימות שריר

Trichinellosis is a debilitating disease in humans and is caused by the consumption of raw or undercooked meat of animals infected with the nematode ...

Precision-cut Mouse Lung Slices to Visualize Live Pulmonary Dendritic Cells

Precision-לחתוך פרוסות ריאת עכבר לדמיין תאי דנדריטים ריאה חיים

Inhalation of allergens and pathogens elicits multiple changes in a variety of immune cell types in the lung. Flow cytometry is a powerful technique for ...

Methods for Detecting Cytotoxic Amyloids Following Infection of Pulmonary Endothelial Cells by Pseudomonas aeruginosa

Methods for Detecting Cytotoxic Amyloids Following Infection of Pulmonary Endothelial Cells by Pseudomonas aeruginosa

שיטות זיהוי ציטוטוקסיות Amyloids הבאים זיהום של אנדותל תאי הריאות על ידי Pseudomonas aeruginosa

Patients who survive pneumonia have elevated death rates in the months following hospital discharge. It has been hypothesized that infection of pulmonary ...

Stereotactic Adoptive Transfer of Cytotoxic Immune Cells in Murine Models of Orthotopic Human Glioblastoma Multiforme Xenografts

העברת סטיאוטטי המאמצת של תאים חיסוניים ציטוטוקסיות במודלים מאתר של האדם Orthotopic גליובלסטומה Xenografts

Glioblastoma multiforme (GBM), the most frequent and aggressive primary brain cancer in adults, is generally associated with a poor prognosis, and scarce ...