جمع وتوسيع وتمايز نماذج الخلايا الظهارية الأنفية البشرية الأولية لتحديد تردد ضربات الأهداب

Katelin M. Allan; Sharon L. Wong; Laura K. Fawcett; Alexander Capraro; Adam Jaffe; Cristan Herbert; Elvis Pandzic; Shafagh A. Waters

doi:10.3791/63090

مقالة منهجية

جمع وتوسيع وتمايز نماذج الخلايا الظهارية الأنفية البشرية الأولية لتحديد تردد ضربات الأهداب

4.7K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/63090

⸱

نوفمبر 10, 2021

Katelin M. Allan¹^,² , Sharon L. Wong¹^,² , Laura K. Fawcett¹^,²^,³ , Alexander Capraro¹^,² , Adam Jaffe¹^,²^,³ , Cristan Herbert⁴ , Elvis Pandzic⁵ , Shafagh A. Waters¹^,²^,³

¹School of Women's and Children's Health, Faculty of Medicine and Health, University of New South Wales, ²Molecular and Integrative Cystic Fibrosis Research Centre (miCF RC), Faculty of Medicine and Health, University of New South Wales, ³Department of Respiratory Medicine, Sydney Children's Hospital, ⁴Department of Pathology, School of Medical Sciences, University of New South Wales Australia, ⁵Katharina Gaus Light Microscopy Facility, Mark Wainwright Analytical Centre, University of New South Wales

في هذه المقالة

ملخص

يصف هذا البروتوكول جمع الخلايا الظهارية الأنفية وتوسيعها وتمايزها إلى نماذج الخلايا الظهارية لمجرى الهواء العضوي والقياس الكمي لتردد ضربات الأهداب عبر تصوير الخلايا الحية والبرامج النصية المصممة خصيصا.

الملخص

تم إنشاء قياسات وظيفة الأهداب (تردد النبض ، النمط) كأدوات تشخيصية لأمراض الجهاز التنفسي مثل خلل الحركة الهدبي الأولي. ومع ذلك ، فإن التطبيق الأوسع لهذه التقنيات محدود بسبب القابلية الشديدة للوظيفة الهدبية للتغيرات في العوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة ودرجة الحموضة. في مجرى الهواء للمرضى الذين يعانون من التليف الكيسي (CF) ، يعيق تراكم المخاط ضرب الأهداب. تم التحقيق في وظيفة الأهداب في نماذج خلايا مجرى الهواء الأولية كمؤشر لنشاط قناة منظم التوصيل عبر الغشاء CF (CFTR). ومع ذلك ، فقد تم العثور على تباين كبير من مريض إلى آخر في تواتر ضرب الأهداب استجابة للأدوية المعدلة CFTR ، حتى بالنسبة للمرضى الذين يعانون من نفس طفرات CFTR . علاوة على ذلك ، فإن تأثير إفراز الكلوريد المختل وظيفيا الذي ينظمه CFTR على الوظيفة الهدبية غير مفهوم بشكل جيد. لا يوجد حاليا بروتوكول شامل يوضح تحضير عينة من نماذج مجرى الهواء في المختبر ، والحصول على الصور ، وتحليل تردد ضربات الأهداب (CBF). ومن شأن ظروف الاستزراع الموحدة والحصول على الصور التي يتم إجراؤها في حالة خاضعة للرقابة البيئية أن تمكن من إجراء تقدير كمي متسق وقابل للتكرار ل CBF بين الأفراد واستجابة للعقاقير المعدلة CFTR. يصف هذا البروتوكول القياس الكمي ل CBF في ثلاثة أنظمة مختلفة لنماذج الخلايا الظهارية في مجرى الهواء: 1) الصفائح الظهارية الأصلية ، 2) نماذج واجهة الهواء السائل المصورة على إدخالات دعم قابلة للاختراق ، و 3) عضويات ثلاثية الأبعاد مدمجة خارج الخلية. يتكاثر الأخيران في فسيولوجيا الرئة في الجسم الحي ، مع ضرب الأهداب وإنتاج المخاط. يتم التقاط الوظيفة الهدبية باستخدام كاميرا فيديو عالية السرعة في غرفة يتم التحكم فيها بالبيئة. يتم استخدام البرامج النصية المصممة خصيصا لتحليل CBF. من المتصور أن تكون ترجمة قياسات CBF إلى العيادة أداة سريرية مهمة للتنبؤ بالاستجابة للأدوية المعدلة CFTR على أساس كل مريض.

المقدمة

تم إنشاء قياسات تردد ضربات الأهداب (CBF) ونمطها كأدوات تشخيصية لأمراض الجهاز التنفسي مثل خلل الحركة الهدبي الأولي (PCD)¹. في التليف الكيسي (CF) ، يؤدي خلل في قناة كلوريد منظم التوصيل عبر الغشاء CF (CFTR) إلى جفاف سائل سطح مجرى الهواء وضعف إزالة الغشاء المخاطي^{الهدبي 2}. تم التحقيق في الوظيفة الهدبية في المختبر في نماذج خلايا مجرى الهواء الأولية كمؤشر لنشاط قناة CFTR³. ومع ذلك ، يوجد تباين كبير من مريض إلى آخر في CBF استجابة للأدوية المعدلة CFTR ، حتى بالنسبة للمرضى الذين يعانون من نفس طفرات CFTR ³. علاوة على ذلك ، فإن تأثير إفراز الكلوريد المختل وظيفيا الذي ....