هنا يصف لنا وسيلة لتوليد الثقافات كروي ثلاثي الأبعاد للخلايا الظهارية الآنف البشرية. ثم يتم تحفيز الماغنيسيوم محرك منظم الموصلية التليف الكيسي Transmembrane (CFTR)-تعتمد أيون وإفراز السوائل، قياس التغير في حجم كروي لومينال كوكيل للدالة CFTR.
مقالة منهجية
هنا يصف لنا وسيلة لتوليد الثقافات كروي ثلاثي الأبعاد للخلايا الظهارية الآنف البشرية. ثم يتم تحفيز الماغنيسيوم محرك منظم الموصلية التليف الكيسي Transmembrane (CFTR)-تعتمد أيون وإفراز السوائل، قياس التغير في حجم كروي لومينال كوكيل للدالة CFTR.
في حين إدخال العقاقير المغير منظم الموصلية التليف الكيسي Transmembrane (CFTR) قد أحدث ثورة في الرعاية في "التليف الكيسي" (CF)، نموذج العلاج الموجه بالنمط الوراثي حاليا في استخدام نقائص عديدة. مجموعات الطفرة الأولى أو نادرة أو المداريين مستبعدة من التجارب السريرية نهائي. وعلاوة على ذلك، كما أدخل المخدرات المغير إضافية في السوق، ستصبح صعبة لتحسين الخيارات المغير لموضوع فردية. كل من هذه القضايا تعالج باستخدام نظم نموذجية الإكلينيكية المستمدة من المريض، وفردية للدالة CFTR والتحوير. الخلايا الظهارية الآنف البشرية (الاهناسى) مصدر يمكن الوصول بسهولة لانسجة الجهاز التنفسي لنموذج من هذا القبيل. وهنا، يصف لنا توليد نموذج كروي ثلاثي الأبعاد لدالة CFTR وتعديل الاهناسى الأولية باستخدام. الاهناسى معزولة من المواضيع بطريقة كسبها، توسعت في ظروف إعادة برمجة الشرطي، والمصنفة في ثقافة كروي. خلال أسبوعين من البذر، تولد ثقافات كروي الماغنيسيوم هني أنه يمكن حفز مع 3 ', 5' دوري الادينوسين الأدينوزين (مخيم)-توليد يضع لتنشيط وظيفة CFTR. ثم هو كمياً تورم كروي كوكيل لنشاط CFTR. الماغنيسيوم هني الاستفادة من أصل كسبها، ومع ذلك الجهاز التنفسي الآنف خلايا لتوليد نموذج موجوداً، وشخصية تتصل ظهارة يعكس المرض معدلات الاعتلال والوفيات. بالمقارنة مع ثقافات هني واجهة الهواء السائل، الماغنيسيوم سريعة نسبيا إلى أن تنضج، مما يقلل من معدل التلوث العام. في شكله الحالي، يقتصر النموذج الإنتاجية منخفضة، على الرغم من أن هذا يقابل السهولة النسبية للحصول على أنسجة. الماغنيسيوم هني يمكن استخدامها لقياس موثوق بها وتميز نشاط CFTR على المستوى الفردي. سيتم تحديد دراسة جارية لربط هذا التحديد الكمي للاستجابة في فيفو المخدرات إذا الماغنيسيوم هني مؤشرا صحيحاً الإكلينيكية لاستجابة المريض للتحوير CFTR.
التليف الكيسي (CF) مرض المتنحية القاتلة، وجسمية تؤثر على أكثر من 70 ألف شخص في جميع أنحاء العالم1. بسبب هذا المرض الوراثي تقصير الحياة الطفرات في الموصلية التليف الكيسي Transmembrane منظم للبروتين (CFTR)2. CFTR عضو في الأسرة كاسيت ملزم الادينوسين ثلاثي الفوسفات، ومهام كقناة أيون السماح بتحرك من الكلوريد والبيكربونات عبر أغشية قمي epithelia الاستقطاب متعددة بما في ذلك الجهاز الهضمي، الغدد العرقية، والجهاز التنفسي شجرة3،4، بين أمور أخرى. على هذا النحو، CFTR المختلة وظيفيا يؤدي إلى خلل إطار الظهارية، مع معظم الوفيات الناجمة عن أمراض الجهاز التنفسي1. في الرئة CF، فقدان مجرى الهواء يحركها CFTR سطح السائل (ASL) التنظيم ومخاط الإفراج يؤدي إلى مخاط سميكة وعرقلة مجرى الهواء والعدوى المزمنة، وإعادة عرض مجرى الهواء تدريجيا وفقدان وظيفة الرئة1،5.
وعلى الرغم من تحديد خلل CFTR كسبب للمرض، العلاج في قوات التحالف تركز تقليديا على التخفيف من الأعراض (مثل، العلاج باستبدال إنزيم البنكرياس، العلاجات تطهير مجرى الهواء)1. وكان ثورة هذا النهج مؤخرا بظهور رواية المداواة، يطلق عليه "المغيرون CFTR،" التي تستهدف مباشرة CFTR المختلة وظيفيا. هذا النهج قد تحول المشهد السريرية من إدارة أعراض للمرض--تعديل الرعاية ولكن يحمل عدة قيود6،،من78،9،10. النشاط المغير محددة إلى عيب البروتين المصاحبة لكل طفرة CFTR ومحدودة لتحديد السكان الوراثية11. هذا القيد هو مدفوعة بالطبيعة غير متجانسة من البروتين العيوب، ولكن أيضا بعمليات التجارب السريرية في مجموعات طفرة نادرة. وباﻹضافة إلى ذلك، فيما بين المواضيع مع الأنماط الوراثية المدروسة جيدا (مثلاً، F508del/F508del CFTR، أن الطفرة CFTR الأكثر شيوعاً)، هناك تباين واسع في المرض عبئا والمغير استجابة6،7،8 ،،من911.
للتغلب على هاتين المسألتين، اقترحنا المحققين استخدام نماذج مخصصة ل التجارب الإكلينيكية12. ويستخدم هذا المفهوم الأنسجة الخاصة بالمريض لتوليد نظام فردي السابقين فيفو نموذجي لاختبار المركب، التنبؤ في فيفو هذا الموضوع استجابة للعلاج بطريقة شخصية. بمجرد التحقق من صحتها، يمكن أن يستخدمها نموذج من هذا القبيل إلى الأطباء للعلاج الدقة محرك الأقراص بغض النظر عن الأساسية CFTR النمط الوراثي المريض.
الشعب الهوائية الظهارية (HBE) الخلايا البشرية التي تم الحصول عليها من أنسجة explant في وقت زرع الرئة المنشأة إمكانية مثل هذا النموذج لقوات التحالف13،14. حبيس نمت في واجهة الهواء السائل (على) تسمح للتقدير الكمي CFTR الفنية مباشرة من خلال اختبار الكهربية أو غير مباشر من خلال تدابير ASL التوازن13،15. هذا النموذج كان حاسما في فهم بيولوجيا CFTR ومحركاً أساسيا في تنمية CFTR المغيرون16. ولسوء الحظ، نماذج HBE لا يمكن تحصيلهما كنموذج شخصية بسبب طبيعة الغازية اقتناء (زرع الرئة أو الشعب الهوائية بالفرشاة) وعدم وجود نماذج لأولئك مع الطفرات النادرة أو مرض خفيف. على العكس من ذلك، يمكن استخدام الأنسجة المعوية، التي تم الحصول عليها من عينات خزعة المستقيم أو الإثني عشر، للقياس الحالي المعوية (ICM) أو الإنزيم أورجانويد المستندة إلى تورم دراسة فردية CFTR الدالة17،18، 19-فحوصات أورجانويد، على وجه الخصوص، نماذج حساسة جداً CFTR النشاط20،،من21إلى22. كلا النموذجين محدودة من المصدر الأنسجة (الأنسجة المعوية، بينما معظم الأمراض أمراض الجهاز التنفسي) والأسلوب شبه الغازية لاقتناء. وبدلاً من ذلك، درسنا العديد من المحققين البشرية الآنف الخلايا الظهارية (هني) إلى نموذج CFTR استعادة23،،من2425. الاهناسى يمكن أن تحصد بأمان بالفرشاة أو الكشط في موضوعات في أي سن، والخص عندما مثقف في على العديد من خصائص حبيس25،26،،من2728. تقليديا كانت محدودة ثقافات أحادي الطبقة هني التحول صدفية ونضج29منذ وقت طويل. وعلاوة على ذلك، أفادت الدائرة القصيرة القياسات الحالية في الاهناسى أصغر من تلك التي في حبيس، مما يوحي بنافذة صغيرة للكشف عن الفعالية العلاجية25.
نظراً للحاجة لنموذج شخصي، وغير الغازية، والالتهاب الرئوي زراعة الأنسجة للدالة CFTR، سعينا إلى دمج حساسية مقايسة أورجانويد المستندة إلى تورم، مع الطابع غير الغازية والجهاز التنفسي الاهناسى. وهنا يصف لنا لدينا طريقة لتوليد الثقافات ثلاثي الأبعاد "كروي" الاهناسى للدراسة CFTR فردية في تحليل القائم على تورم30. الماغنيسيوم هني استقطاب وموثوق بها مع ذروة الظهارية نحو مركز المجال، أو التجويف. هذا النموذج يلخص خصائص عديدة ظهارة الجهاز التنفسي السفلي وينضج بسرعة أكبر على الثقافات. كتحليل وظيفية، كمياً الماغنيسيوم هني موثوق وظيفة مجموعة CFTR، فضلا عن التحوير في الطفرة مدروسة المجموعات (مثلاً، F508del CFTR). هذا التحليل يستند إلى تورم تستفيد من خصائص النقل أيون/الملح CFTR، غير مباشر قياس تدفق السوائل إلى كروي كما يلي قمي efflux الملح من المياه. في هذا الشكل، الماغنيسيوم حفزت مع CFTR تعمل بكامل طاقتها تضخم قوة، بينما تلك مع CFTR مختلة تضخم أقل أو تقليصها. هذا هو التحديد الكمي من خلال تحليل الصورة من قبل والماغنيسيوم التحفيز بعد ح 1، قياس المجال لومينال، وتحديد النسبة المئوية للتغيير. ويمكن مقارنة هذا التدبير ثم عبر المجموعات التجريبية للشاشة بيواكتيفيتي المخدرات بطريقة خاصة بالمريض.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وتم شراء هني عينات من مواضيع المعينين عن طريق "مركز مستشفى الطبية CF بحوث مركز سينسيناتي" للأطفال. تمت الموافقة على جميع الأساليب الموصوفة هنا بالمؤسسية استعراض المجلس (مجلس الهجرة واللاجئين) في المركز الطبي في مستشفى سينسيناتي "الأطفال". تم الحصول على موافقة خطية من جميع المواضيع قبل الاختبار.
1. إعداد وسائل الإعلام التوسع والمضادات الحيوية
2-إعداد وسائل الإعلام التمايز
3-معطف ثقافة الأطباق ولوحة الليفية المغذية
ملاحظة: تنفيذ كافة الخطوات في ظروف نظيفة في مجال السلامة الأحيائية مجلس الوزراء.
4-الحصول على ومعالجة عينة هني
5-عملية وتوسيع نطاق الخلايا هني في الأطباق
ملاحظة: تنفيذ كافة الخطوات في ظروف نظيفة في مجال السلامة الأحيائية مجلس الوزراء.
6-مرور هني الخلايا
7-زرع الخلايا للثقافات كروي هني
ملاحظة: تنفيذ كافة الإجراءات في هذه الخطوة، عدا الطرد المركزي، في مجال السلامة الأحيائية نظيفة مجلس الوزراء.
8-يميز وتنضج الماغنيسيوم هني
9-بريتريت، وتنشيط، وصورة الماغنيسيوم هني للتحليل
10-تحليل الصور هني كروي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يجب إرفاق الطبق الثقافة الاهناسى وتشكل الجزر الصغيرة من الخلايا ضمن ح 72 من البذر؛ وترد أمثلة لتشكيل الجزيرة جيدة وسيئة في أسبوع واحد في الشكل 1A و 1B، على التوالي. وينبغي توسيع هذه الجزر لتغطية الطبق على مدى 15-30 يوما. عينات صغيرة أو دون المستوى الأمثل قد يستغرق وقتاً أطول، وغالباً لن تسفر عن الماغنيسيوم مفيدة. ويتجلى التلوث بالعوامل المعدية الإعلام الأصفر/غائم عميقة، فشل الخلايا لإرفاق إلى الطبق الثقافة، و/أو التصور المباشر للفطريات/البكتي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويصف هذا البروتوكول توليد خلايا الآنف المستمدة من المريض كروي الثقافات قادرة على إنتاج نموذج فردي، ومحددة للدالة CFTR. وهناك العديد من الخطوات الرئيسية في العملية التي ينبغي أن يشارك عن كثب لتجنب صعوبة. الأول هو الحصول على عينة جيدة من آنف المريض. يجب أن يكون نموذج جيد > الخلايا 50,000، محدودة مخاط/الحطام، ويكون جاهزاً للمعالجة ضمن ح 4 (على الرغم من النجاح أيضا يمكن تحقيقها بسهولة مع بين عشية وضحاها الشحن على الجليد). الممارسة اكتساب عينات مع كورت أو فرشاة بدراسة الموظفين ضروري، الذي يسر بالتركيز المبكر اقتناء عينة في ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
هذا العمل وأيده "المداواة مؤسسة التليف الكيسي"، منح رقم CLANCY14XX0، ومن خلال "مؤسسة التليف الكيسي"، منح رقم CLANCY15R0. الكتاب أود أن أشكر رأي كريستينا لمساعدتها في توظيف المريض والرقابة التنظيمية. الكتاب أيضا نود أن نشكر الفريق العامل هني، التي تدعمها "مؤسسة التليف الكيسي"، الذين ساعدوا في توليد قدرات الثقافة هني: "براتشر بريستون"، القطن كالفن، مارتينا جينتزش، إليزابيث جوسيلوف، ومايكل ميربورج، ديف نيكولز، راندل سكوت وروى ستيف وزاي-سليمان مارتي وتوجل كاثرين.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1.5 مل أنبوب إيبندورف | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 4036-3204 | |
| 150 مل قارورة مرشح | Midsci | TP99150 | لتصفية الوسائط |
| 15 مل أنبوب مخروطي | Midsci | TP91015 | |
| 1 لتر قارورة مرشح | Midsci | TP99950 | لتصفية الوسائط |
| 35 مم طبق زجاجي | القاع MatTek Corporation | P35G-0-20-C | اختياري |
| 3-Isobutyl-1-Methylxanthine (IBMX) Fisher | Scientific ؛ | AC228420010 | تحضير محلول مخزون 100 ملي من 22.0 مجم في 1 مل من DMSO |
| 50 مل أنبوب مخروطي | Midsci | TP91050 | |
| Accutase | Innovative Cell Technologies، Inc. | AT-104 | محلول انفصال الخلية |
| الأدينين | سيجما-ألدريتش | A2786-25G | انظر الجدول 1 |
| أمفوتريسين ب | سيجما ألدريتش | A9528-100 ملغ | انظر الجدول 1 |
| مستخلص دماغ البقر (9 مجم / مل) | Lonza & nbsp ؛ | CC-4098 | انظر الجدول 2 |
| Ceftazidime hydrate | Sigma-Aldrich | C3809-1G | انظر الجدول 1 |
| كاشطات الخلايا 20 سم ؛ | Midsci | TP99010 | |
| CFTR Inh172 | Tocris Bioscience | 3430 | قم بإعداد محلول مخزون 10 ملي من 4.0 مجم في 1 مل من سم الكوليرا DMSO |
| B (من ضمة الكوليرا) | Sigma-Aldrich | C8052-.5MG | انظر الجدول 1 |
| CYB-1 | Packaging Corporation | CYB-1 | فرشاة علم الخلايا |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) | سيجما ألدريتش | D5879-500ML | |
| Dulbecco's Modified Eagle Media (DMEM) / F12 Hepes | لايف تكنولوجيز | 11330-057 | قاعدة متوسطة ؛ انظر الجدولين 1 و 2 |
| عامل نمو البشرة (بروتين بشري مؤتلف ، خال من أصل حيواني) PHG6045 | Thermo Fisher Scientific | انظر الجدول 1 | |
| Epinephrine | Sigma-Aldrich | E4250-1G | انظر الجدول 2 |
| Ethanol | Fisher Scientific | 2701 | |
| الإيثانولامين | سيجما ألدريتش | E0135-500ML | محلول 16.6 ملي متر ؛ انظر الجدول 2 |
| حمض الإيثيلين ديامين تترا أسيتيك (EDTA) TCI | أمريكا ؛ | E0084 | |
| مصل الأبقار الجنيني (FBS عالي الأداء) | Invitrogen ؛ | 10082147 | انظر الجدول 1 |
| فورسكولين | سيجما - ألدريتش | F6886-50 | إعداد 10 محلول مخزون ميم من 4.1 ملغ في 1 مل من DMSO |
| النمو المخفضة Matrigel | Corning, Inc. | 356231 | مصفوفة الغشاء القاعدي لعامل النمو المخفف (GFR) من Corning Matrigel ، خالية من الفينول الأحمر ، خالية من LDEV ، 10 مل. |
| مقياس الدم | Hausser Scientific | 1483 | |
| محلول الكولاجين البشري ، النوع الأول (VitroCol ؛ 3 مجم / مل) محلول | الكولاجين | BioMatrix | 5007-A |
| المتقدم HyClone (المعروف أيضا باسم FetalClone II) ؛ | جنرال إلكتريك للرعاية الصحية | SH30066.03HI | انظر الجدول 2 |
| تقنيات الخلايا الجذعية | للهيدروكورتيزون | 07904 | انظر الجدولين 1 و 2 |
| الأنسولين ، المؤتلف البشري ، محلول الزنك | Life Technologies | 12585014 | محلول 4 مجم / مل ؛ انظر الجدول 2 |
| التلقيح الاصطناعي 4 آبار ، NUNC غير المعالج | (عبر فيشر العلمي) | 12566350 | صفيحة 4 آبار للكرويات ؛ حجم بئر مماثل للوحة 24 بئرا |
| MEF-CF1-IRR | Globalstem | GSC-6001G | الليفية الجنينية للفئران المشععة |
| Metamorph 7.7 | الأجهزة الجزيئية | برنامج التحليل. https://www.moleculardevices.com/systems/metamorph-research-imaging/metamorph-microscopy-automation-and-image-analysis-software للحصول على اقتباس | |
| توقفت | أوليمبوس IX51 المجهر المقلوب | شركة أوليمبوس | عن مجهر التصوير. الاستبدال: أوليمبوس IX53 ، https://www.olympus-lifescience.com/pt/microscopes/inverted/ix53/ ؛ للحصول على اقتباس |
| Strep | Life Technologies | 15140122 | انظر الجدول 2 |
| Phsophoryletheanolamine | Sigma-Aldrich | P0503-5G | انظر الجدول 2 |
| حمض الريتينويك | سيجما-ألدريتش | R2625-50MG | انظر الجدول 2 |
| Rhinoprobe | Arlington Scientific، Inc. | 96-0905 | مكشطة الأنف |
| Slidebook 5.5 | 3i ، ابتكارات التصوير الذكية | برنامج التصوير. الاستبدال: Slidebook 6 ، https://www.intelligent-imaging.com/slidebook للحصول على اقتباس | |
| محلول ملحي معقم من الفوسفات (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 20012050 | |
| ماء معقم | Sigma-Aldrich | W3500-6X500ML | |
| طبق زراعة الأنسجة 100 | منتجات تكنو بلاستيك | 93100 | طبق زراعة الأنسجة للتوسع |
| Tobramycin | Sigma-Aldrich | T4014-100MG | انظر الجدول 1 |
| Transferrin (Human Transferrin 0.5 mL) Lonza | CC-4205 | انظر الجدول 2 | |
| Triiodothryonine | Sigma-Aldrich | T6397-1G | 3،3 & ، 5-Triiodo-L-thyronine ملح الصوديوم [T3]; انظر الجدول 2 |
| التربسين من لحم الخنزير والبنكرياس | سيجما ألدريتش | T4799-10G | |
| Ultroser-G | Crescent Chemical (عبر فيشر العلمية | ) NC0393024 | 20 مل مسحوق مجفف بالتجميد ؛ انظر الجدول 2 |
| فانكومايسين هيدروكلوريد من Streptomyces orientalis | Sigma-Aldrich | V2002-5G | انظر الجدول 1 |
| VX770 | Selleck Chemicals | S1144 | تحضير محلول مخزون 1 ملي مولار بمقدار 0.4 مجم في 1 مل من DMSO |
| VX809 | Selleck Chemicals | S1565 | شراء أو إعداد محلول مخزون 10 ملي مولار بسعة 4.5 مجم في 1 مل من DMSO |
| Y-27632 ثنائي هيدروكلوريد ؛ مثبط الصخور | إنزو لايف ساينس | ALX-270-333-M025 | انظر الجدول 1 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن