ヒトボランティアの表面掻き取り、生検により得られた鼻上皮細胞は、組織培養インサートに展開され、転送される。コンフルエントに達したら、細胞は、繊毛および非繊毛細胞の培養物を得、空気液体界面で成長させる。差別化された鼻の上皮細胞培養物は、呼吸器粘膜を研究するための実行可能な実験モデルを提供する。
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ヒトボランティアの表面掻き取り、生検により得られた鼻上皮細胞は、組織培養インサートに展開され、転送される。コンフルエントに達したら、細胞は、繊毛および非繊毛細胞の培養物を得、空気液体界面で成長させる。差別化された鼻の上皮細胞培養物は、呼吸器粘膜を研究するための実行可能な実験モデルを提供する。
in vitroモデルヒト初代上皮細胞を用いて、微生物感染または吸入薬のコンテキストで気道上皮の主要な機能を理解する上で不可欠です。病気の集団から得られた細胞の直接比較は、私たちは異なる表現型を特徴づけるし、上皮細胞の機能の変化を仲介する根本的なメカニズムを分析することができます。ヒト気管気管支領域からの上皮細胞を培養することは、十分に文書化されているが、気管支ブラシ生検の取得と関連するヒト肺組織または侵襲性の利用可能性によって制限される。鼻上皮細胞ははるかに低侵襲性表在性鼻擦り生検を介して得られ、被験者は、有意な副作用を複数回生検することができる。さらに、鼻呼吸器系へのエントリポイントであり、したがってそのような抗菌剤として空気中のストレッサーの任意の種類に露出される最初の部位、のいずれか、汚染物質、またはアレルゲン。
簡潔には、ヒトボランティアから得た鼻上皮細胞は、コーティングされた組織培養プレート上に展開し、次に細胞培養インサート上に転写される。コンフルエンシーに達すると、細胞は、より生理学的に関連する条件を作り出す数週間、例えば、気液界面(ALI)で培養され続ける。 ALI培養条件は繊毛と細胞を産生する粘液の両方で、人間の鼻上皮と同様の形態学的および機能的な特徴を示す差別化上皮につながる定義されたメディアを使用しています。分化した鼻上皮細胞と組織培養インサートは研究課題(薬理学的薬剤による治療、レンチウイルスベクター、ガスへの曝露、又は微生物剤の感染による形質導入)に応じて様々な方法で操作さに至るまで、多数の異なるエンドポイントのために分析することができる細胞および分子経路、機能的CHアンジェス、形態など
分化したヒトの鼻上皮細胞の試験管内モデルでは 、主に、生体内で鼻上皮を模倣器官実験モデルを使用して新規で重要な研究課題に対処するために研究者を可能にします。
技術の目的
気道上皮細胞(EC)を直接このような病原体、アレルゲンまたは大気汚染物質などの吸入環境ストレスにさらされる最初の部位の一つである。 ECの構造的障壁を超えている:彼らは可溶性メディエーター4-6とそのsurfac 7-9上のリガンド/受容体の発現の解放を経由して、呼吸器、免疫応答1-3を開始し、制御する交換機として機能します。不死化細胞株は、インビトロでのEC呼吸を研究するためのモデルとして使用することができるが、それらはin vivoで観察されるものと同様の偏極繊毛および粘液産生細胞からなる不均一な細胞集団に分化することができない。 in vivoで観察気道上皮の重要な特性を再現するために、一次気道のECを使用することができる。そのため、私たちの目標は、鼻のEC(NECの)を利用し、本手法を最適化することであったヒトボランティアから得た。 NECのは、インビボで見られる鼻上皮の特徴の多くを模倣するNECの分化の細胞培養モデルを得、 インビトロで増殖培養する。
論理的根拠
生体内の状況に模倣ヒト初代のEC を用いたin vitroモデルの使用は、 -この研究で説明したように- 、病気ECの具体的な違いが、気道上皮に関連する生理的パラメータ、またはECおよび他の細胞型間の相互作用を研究するユニークな可能性を提供しますこのような樹状細胞10、ナチュラルキラー細胞11やマクロファージなど。いくつかの既存の方法はbronchoscopies中に、またはそうでなければ廃棄された肺組織から12-17ブラシ生検を介して、侵襲的に得ることができる気管支電気部品を利用する。また、完全に分化したヒト気道上皮細胞培養物を得るための商業的供給源はマテック、アッシュ、MA、Clonetics社から(EpiAirwayモデルが存在調査官は異なるドナーから選択することができますロンザ、バーゼル、スイス、Epithelix SARS、スイスのジュネーブからMucilAir)から。しかし、市販されている上皮細胞の限られたプール、パラメータの限定されたまたは所定の設定、市販の一次ヒト気道のEC、そして廃棄肺組織または新たに採取したヒト気管支生検組織への限定的なアクセスを取得することで、コストの多くの研究者を禁止する完全に分化したヒト気道のECでの研究を行うから。したがって、我々は1)非侵襲的に得られたヒトNECのを利用する技術を開発するために着手し、2)分化したヒト気道上皮の文化をもたらしプロトコルを提供し、3)既存の組織培養インフラのほとんどのラボ設定で、再現性がある。
既存の技術/モデルに比べて利点
気管支や末梢気道のECに比べて、はるかに少ない侵襲的であるように、新鮮なNECの入手方法は、個々のS重大な副作用が複数回の生検することができ、表面的な鼻掻き生検は、そうでなければ、研究関連のbronchoscopiesの対象とならないだろう、罹患集団で行うことができる。 NECのを得るための非侵襲的な表面的な掻き生検は、研究者が達成される研究目的に合わせて年齢 、性別、疾患の状態を含め、 先験的ドナーの仕様を設定することができます。調査研究を設計する際にこのようにして、研究者は、商用ベンダー、またはデザイン侵襲的な気管支鏡検査の研究から、高価な分化した細胞培養モデルを購入し、臨床的に利用可能な組織/上皮試料によって限定されるものではない。また、NECの使いやすさを得るためには、観察された所見の統計的な妥当性を増強する異なるドナーからの細胞で実験を実施する能力を、増加させる。最後に、鼻に空気中のストレッサーの任意の種類に露出された最初のサイトの一つである。このように、 内器官を生成する鼻上皮を模倣するインビトロ培養系は、容易にこの細胞培養系を使用することによって達成することができるウイルス粒子、汚染物質、アレルゲン、又はガスの吸入を研究するために有用である。
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1。プラスチックの構造を準備します。コートプレート
2。取得と人間NECのの前処理生検
3。 Sプラスチック上EED細胞(0日目)
4。フラスコ中の細胞を増殖
5。組織培養インサート上で細胞を播種
6。エア·液界面を確立する(トランスウェル上の細胞が完全にコンフルエントのとき)一度細胞が完全にコンフルエント
10μLPneumaCult 100X保守サプリメント
(2 mg / mlの保存溶液)2μlのヘパリン
(96μL/ mlの保存溶液)5μLヒドロコルチゾン。
注意:変更板間のヒントだけでなく、側底対頂端面から行くときのヒントを変更する。 ALIで約2週間後、細胞は分化し始めると、繊毛が表示される。細胞培養は、ALIで約4週間後に完全な差別化を達成。
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NECのは、ここで説明するプロトコルは、生体内の状況( 図1)を表す繊毛と非繊毛細胞から構成されるECの異質層に再差別次培養した。差別化NECののいくつかは、(AB / PAS、 図1Bを用いた青色に染色細胞)を産生する粘液である。ここで紹介するプロトコルが最適化されるにもかかわらず、全体的な分化は、細胞集団(:粘液産生細胞:繊毛細胞、すなわち異なる比率の非繊毛細胞)の分布に関して変化し得る、あるいはそれ以上の扁平上皮を生じる。これらの変化は、我々が以前の喫煙者18からNECのを使用して実証したように、ドナー集団に依存し、したがって、基礎疾患表現型の要約を表すことができます。 図2は 、異なるプロトコルやメディア製剤を使用して次善の再分化NECの例を示しています。細胞は扁平であり、直方体や繊毛でもないし、多列気道上皮( 図2)を模倣しないでください。
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呼吸のECは、外因性の刺激20から人体を保護するだけでなく、可溶性メディエーターまたは直接受容体-リガンドの細胞-細胞相互作用の分泌を介して開始し、呼吸器、免疫防御応答を1-3に調節するための配電盤として作用する物理的障壁だけを提供する。さらに、免疫応答におけるECの役割を研究するための病気の集団からの電気部品間の電位差を調べるために、又は電気部品に対する外因性ストレスの影響を研究するためには、in vivoでの状況を再現することが重要である。人間の気道は、繊毛細胞、杯細胞および基底細胞20などの異なる上皮細胞を含む40以上の異なる種類の細胞20を含んでいる。我々のプロトコルは、表面的な鼻掻き生検が大きく、生体内で鼻上皮を模倣した、NECの培養を得、再分化を受けることを拡大し、培養することができるNECのを得るために処理する方法について説明します。
器官に分化した初代ヒトNECのこのin vitroモデルを...
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著者らは、開示することは何もありません。
著者らは、有用入力に対してリサデイリーに感謝したいと思います。
この作品は、国立衛生研究所(ES013611とHL095163)からの補助金によって支えられて、フライトアテンダント医学研究所(FAMRI)、および環境保護庁(CR83346301)とは、利害の衝突を宣言していません。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を示すものではありません。この資料に記載された研究は、ノースカロライナ州チャペルヒル大学の環境医学、喘息および肺生物学センターとの協力協定のCR83346301を通じて、米国環境保護庁(EPA)によって部分的に資金を供給してきたが、それが施されていない代理店の必要なピアおよび政策見直し、したがって必然的に機関の見解を反映するものではない、と公式承認は一切関係ありません。 O言及Fの商号または市販品を使用するために承認または推奨するものではありません。ロレッタ·ミュラーは、個人的な補助金とスイス国立科学財団によってサポートされています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 鼻鏡 | ウェルチ・アリン | モデル22009 | 9 mm、再利用可能なポリプロイレン |
| 手術用耳鏡 | ウェルチ・アリン | モデル21700 | |
| サイプローブ細胞キュベット | アーリントンサイエンティフィック | SY-96-092 | キュベットの頭をもう少し曲げ |
| 12ウェル培養プレート | コーニング | 3512 | |
| トランズウェル膜細胞培養インサート | Corning | 3460 | |
| 組織培養フラスコ | Corning | 430639 and 430641 | T25 and T75 ベントフラスコ |
| RPMI 1640 培地 (L-グルタミン付き) | Gibco | 11875 | |
| 気管支/気管上皮細胞増殖培地 | 細胞アプリケーション | 511-500 | |
| BEGM 気管支上皮細胞増殖培地 | ロンザ | CC-3170 | これは、サプリメント付きのミディアムとバイアルの1本のキットとして提供されます。 |
| 重曹7.5%溶液 | Gibco | 25080 | そのままご使用ください。 |
| NuSerum | BD Biosciences | 355104 | そのままご使用ください。 |
| BAMBANKER 凍結メディア | BAMBANKER | 302-14681 | そのままご使用ください。 |
| CoolCell | Biocision | HTBCS-136 | (CryoPrepアルコールフリー細胞凍結容器) |
| PureCol | AdvancedBioMatrix | 5005-B | 水で1:100に希釈(約0.03 mg / ml)500 μ |
| Ca2 および Mg2+ | Gibco | 14025 | |
| DNAse 1 | Sigma | DN25 | 100x 溶液である 1.5 mg/ml で溶解し、10 μメディア |
| トリプシン、0.25%、1x、フェノールレッド | Gibco | 25200-056 | での使用は |
| 大豆トリプシン阻害剤(SBTI) | シグマ | T6522 | mg / mlの濃度でHBSSに溶解して使用 |
| チノイン酸 | シグマ | R7632 | 100 μMストック溶液(下記参照)、10&muに希釈。無水アルコールとM、5&muを取ります。これを1 mLのBEGM培地(当社の作業溶液)に加えます. All-trans Retinolは、325 nmのエタノールで52,480の吸光係数を持っています。25mgを50mlの無水エタノールに溶解します。連続希釈を行う必要があり、50mlのストックを450mlの無水エタノールで希釈し、これを50ml取り、450mlの無水エタノールで希釈し、これを50ml取り、450mlの無水エタノールで希釈し、再びこれを50ml取り、450mlの無水エタノールで希釈し、これを100ml取り、900mlの無水エタノールで希釈し、325nmの分光光度計で読み取ってください。 次に、この数値にその ' を掛けます。希釈係数を52,480の吸光係数で割ると、mM単位の数値が得られます。100 mMのストックを作成します(-20°Cで保管します。C)そして、このストックから10mMアリコートが作られ、必要な毎日のレチノイン酸は、995mlのALI培地中のこの10mMアリコートの5mlとなる。例:325nmの読み取り値は1.15です。1.15 x 10,000(希釈係数)/ 52,480 = 0.219 = 219 mM、これから無水エタノールで100 mMのストックを作成します。 |
| DMEM 高グルコース (1x)、液体、L-グルタミンおよびピルビン酸ナトリウム | Gibco | 11995 | |
| 牛下垂体抽出物 | Gibco | 13028-014 | BEGM ALI培地に使用されます。 |
| ナイスタチン | シグマ | N4014-50 mg | 、3.3 mg / mlの溶液を構成します。 |
| ウシ血清アルブミン | フィッシャーサイエンティフィック | BP1600-100 | ミリQ水に10 mg / ml溶液の溶液を作ります。 |
| PneumaCult-ALI培地 | StemCell | 5001 | これは、サプリメントを含む培地とバイアルの1本のキットとして提供されます。詳細については、以下を参照してください。 |
| ヒドロコルチゾン | StemCell | 7904 | 2.4 mgのヒドロコルチゾンを1 mlのddH2O(200倍のヒドロコルチゾンストック溶液を作るために使用)に溶か |
| PBS(2 mg / ml)のヘパリンナトリウム塩 | StemCell | 7980 | で使用します。 |
| フィルターフラスコ (500 ml) | Corning | 431097 | 0.22 μm細孔径 |
| フィルターチューブ(50ml) | ミリポア | SCGP00525 | ステリフリップ、0.22 μm孔径 |
| ピペットチップ-ARTバリアチップ | 分子バイオ製品 | 2139RI、2069RI、2179RI | |
| コニカルチューブ、滅菌、15mlおよび50ml | |||
| ddH2O、無水エタノール、氷 | |||
| CO2インキュベータ | |||
| 冷蔵遠心分離機 | |||
| 生物学的安全キャビネット | |||
| ピペット(P2、P200、P1000)、9インチガラスピペット手袋 | |||
| ラボコートタイトカフス | |||
| 使用したメディアとソリューション:< / strong> | レシピ | 使用対象 | |
|---|---|---|---|
| 一般的な備考:常にメディアを室温まで温めてください | |||
| BEGM media |
| (半半分に混合してろ過) | |
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| BEGM+ 培地 |
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| < / td> |
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| BEGM++ media |
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| BEGM ALI media |
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| 200Xヒドロコルチゾンストック溶液(96 μL/mL溶液) |
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| フィルター溶液 0.22 μmフィルター、アリコート溶液、-20°Cで保存します。C、追加の凍結/融解サイクルを避けてください | |||
| PneumaCult-ALIコンプリートベースメディア |
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| (これは2-8°Cで2週間安定しています。Cまたは-20°Cで最大6か月間。C) | |||
| PneumaCult-ALI メンテナンス ミディアム | 1 ml PneumaCult-ALI コンプリート ベース ミディアム 追加: | 挿入物の ALI 培養 | |
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