여기서 우리는 공기-액체 계면에서 일차 인간 비강 상피 (HNE) 세포의 단리, 증폭 및 분화 및 증폭 된 HNE를 성공적으로 동결 및 해동 할 수있게 해주는 바이오 뱅킹 프로토콜에 대해 설명합니다. 이 프로토콜은 상이한 조절제 처리시 분화된 HNE 세포의 전기생리학적 특성 및 CFTR 관련 염화물 분비 보정을 분석한다.
방법 논문
여기서 우리는 공기-액체 계면에서 일차 인간 비강 상피 (HNE) 세포의 단리, 증폭 및 분화 및 증폭 된 HNE를 성공적으로 동결 및 해동 할 수있게 해주는 바이오 뱅킹 프로토콜에 대해 설명합니다. 이 프로토콜은 상이한 조절제 처리시 분화된 HNE 세포의 전기생리학적 특성 및 CFTR 관련 염화물 분비 보정을 분석한다.
인간 비강 상피 (HNE) 세포는 간단하고 비 침습적 인 비강 칫솔질로 쉽게 수집 할 수 있습니다. 환자 유래 일차 HNE 세포는 공기-액체 계면 조건에서 의사층화된 상피로 증폭 및 분화되어 낭포성 섬유증 막횡단 전도도 조절기(CFTR) 기능의 지표로서 순환 AMP 매개 염화물(Cl-) 수송을 정량화할 수 있다. 냉동 보존시 비강 양치의 품질 및 세포 밀도와 같은 중요한 단계가 효율적으로 수행되면 HNE 세포를 성공적으로 바이오 뱅크 할 수 있습니다. 또한, 단락 전류 연구는 동결 해동이 HNE 세포의 전기 생리 학적 특성과 CFTR 조절제에 대한 반응을 크게 변화시키지 않는다는 것을 보여줍니다. 본 연구에 사용된 배양 조건에서, 동결 당 2 x 10미만의 6 세포가 동결될 때, 실패율은 매우 높다. 우리는 냉동 당 적어도 3 x 106 세포를 동결하는 것이 좋습니다. 우리는 CFTR 교정기와 CFTR 강화제를 결합하는 이중 요법이 F508del-동형접합성 HNE 세포에서 CFTR 활성에 대해 필적할만한 보정 효능을 갖는다는 것을 보여준다. 삼중 요법 VX-445 + VX-661 + VX-770은 이중 요법 VX-809 + VX-770에 비해 CFTR 활성의 보정을 유의하게 증가시켰다. HNE 세포에서 CFTR 활성의 측정은 CFTR 조절제 요법을 안내하는데 유용한 유망한 전임상 바이오마커이다.
낭포성 섬유증 (CF)은 낭포성 섬유증 막횡단 전도도 조절기 (CFTR) 유전자의 돌연변이로 인해 CFTR 단백질의 부재 또는 기능 장애를 초래하는 상염색체 열성 장애로, 상피 1,2의 정점 표면에 위치한 음이온 채널입니다. CFTR 요법의 최근 발전은 질병의 예후를 개선했으며, CFTR 교정제와 CFTR 강화제를 결합한 마지막 승인 된 약물은 가장 빈번한 돌연변이 p.Phe508del 돌연변이 (F508del)3,4를 가진 CF 환자의 폐 기능과 삶의 질을 크게 향상 시켰습니다. 이러한 유망한 치료 진행에도 불구하고, CF 환자의 약 10 %는 이러한 CFTR 조절제에 의해 구출 할 수없는 돌연변이를 가지고 있기 때문에 부적격합니다. 이러한 환자의 경우, 특정 돌연변이에 대한 가장 효율적인 조합을 찾기 위해 다른 약물 또는 약물 조합을 테스트하여 개인화 된 치료법의 중요성을 강조 할 필요가 있습니다.
인간 비강 상피 (HNE) 세포는 간단하고 비 침습적 인 비강 칫솔질에 의해 수집하기 쉽고 CFTR 기능의 지표로서 순환 AMP 매개 염화물 (Cl-) 수송의 정량화를 허용합니다. HNE 세포는 인간 기도의 정확한 모델을 산출하지만, 그들의 수명은 배양에서 제한된다. 배양 기술의 최적화 덕분에, 환자 유래 일차 HNE 세포는 미세다공성 필터5,6 상에서 Rho-associated kinase inhibitor (ROCKi)로 조건부로 재프로그래밍되고, 증폭되고, 공기-액체 계면 (ALI) 조건에서 의사-층화된 상피로 분화될 수 있다. HNE 배양을 위한 수많은 배양 프로토콜(시판, 무혈청, "수제", 피더-세포와의 공동 배양 등)이 존재하며, 배지 및 배양 조건의 선택은 성장, 세포 집단 분화 및 상피 기능에 영향을 미치기 위해 기술되었다 7,8. 여기서 프로토콜은 CFTR 기능 분석을 위해 ALI에서 분화되는 많은 수의 HNE 세포를 성공적으로 수득할 수 있는 단순화된 피더가 없는 ROCKi 증폭 방법을 제시합니다.
우리는 분화된 HNE 세포에서, CFTR 조절제를 사용한 48시간 처리가 CFTR 의존성 Cl- 전류의 전기생리학적 교정을 유도하기에 충분하고, 시험관내에서 관찰된 교정이 환자의 임상적 개선과 상관관계가 있을 수 있음을 입증하였다9. 따라서 HNE 세포는 기본적인 CF 연구뿐만 아니라 환자 별 CFTR 조절제 테스트를 통한 전임상 연구에 적합한 모델을 나타냅니다. 개인화 된 치료의 이러한 맥락에서, 프로토콜의 목표는 우리의 조건에서 자란 CF 환자의 냉동 보존 HNE 세포가 CFTR 교정 연구에 적합한 모델임을 검증하는 것이 었으며, 신선하고 냉동 해동 된 세포로부터의 CFTR 의존성 Cl- 수송을 비교할 때 유사한 결과가 예상 될 수 있습니다. 이 연구는 또한 이중 및 삼중 요법을 사용할 때 다른 CFTR 조절제의 효능을 평가했습니다.
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모든 실험은 헬싱키 선언과 인간 연구 윤리에 관한 Huriet-Serusclat 법에 의해 설명 된 지침과 규정에 따라 수행되었습니다.
1. 플라스크 및 다른 매체의 준비
2. 비강 칫솔질
참고: 참가자가 급성 감염이 없는 동안 비강 칫솔질이 수행되는지 확인하십시오. CF 환자가 폐 감염이있는 경우, 환자의 항생제를 참조하고 증폭 배지에 항생제를 추가하십시오. 인간 비강 상피 세포는앞서 기술된 바와 같이 F508del/F508del 환자로부터 비강 양치에 의해 수집되었다.
3. HNE의 분리
참고: HNE를 세포학 브러쉬로부터 단리하고, Mg2+- 및Ca2+-비함유 DPBS로 세척하고, 0.25% 트립신으로 해리시키고, 앞서 기술된 바와 같이 25cm2 플라스틱 플라스크 상에 시딩하였다(10).
4. 인간 비강 상피 세포의 증폭 및 패시징
5. 원발성 비강 상피 세포의 동결 보존
참고: 바이오뱅킹 전 계대 1까지 HNE 세포를 성장시켜 해동시 세포 성장을 촉진하기에 충분한 세포를 확보하십시오. 그러나 바이오 뱅킹은 초기 통로 0 또는 통로 2에서 가능합니다. 다음의 냉동 보존 단계는 모든 구절에 적용됩니다.
6. 냉동 증폭된 HNE 세포 해동
7. 공기-액체 계면에서 인간 비강 상피 세포의 분화
주: HNE는 앞서 기술한 바와 같이 공기-액체 계면에서 분화되었다10.
8. CFTR 변조기
9. 챔버 연구 사용
10. 면역세포화학
11. 통계 분석
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공기-액체 계면에서 배양된 신선한 HNE 세포는 면역염색에 의해 평가된 바와 같이 편광되고 분화된 호흡 상피의 전형적인 특징을 나타낸다(도 1). HNE 세포는 섬모(양성 알파-튜불린 염색) 및 비섬모 점액 생성 잔 세포(양성 Muc5Ac 면역염색)로 구성된 의사층화된 호흡기 상피의 생체내 상황을 모방하는 상피 세포의 이질층(양성 케라틴 8 면역염색)으로 재분화한다. 전체 상피는 단단한 접합부를 나타낸다 (ZO-1, zona-occludens-1 염색에 의해 평가됨). 강한 정점 CFTR 염색은 야생형 (WT) HNE 세포에서 볼 수 있으며, 정점 표면과 세포질에서 모두 감소된 CFTR 염색은 F508del/F508del HNE에서 관찰된다.
우리는 긍정적 인 결과를 샘플로 간주하여 성공적으로 확장 될뿐만 아니라 공기 - 액체 계면에서 3 주 후에 의사 층화 된 상피로 성공적으로 차별화되고 단락 전류 측정이 가...
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개인화된 의학의 맥락에서 CFTR 활성을 측정하기 위한 인간 기관지 상피(HBE) 세포의 대리자로서 환자 유래 비강 상피 세포의 사용은 HNE가 배양물 9,11에서 세포의 특성을 재생산함에 따라 제안되었다. HBE 세포 배양에 비해 HNE의 강력한 장점은 이들이 쉽고 비침습적으로 샘플링된다는 것이다. HNE 세포 배양물에서의 단락 전류 측정은 상피를 가로지르는 CFTR 의존성 Cl-수송의 평가를 가능하게 하며, 이는 다양한 유전자형9를 갖는 환자에서 비강 전위차에 의해 평가된 생체내 CFTR 활성과 유의하게 상관관계가 있는 것으로 나타났다. VX-809 치료시 HNE 세포에서 CFTR 활성의 구출은 또한 루마카프토르-이바카프터 처리된 F508del 동형접합성 환자12에서 임상 결과 FE...
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저자는이 출판물이나 과학 비디오 제작과 관련된 경쟁적인 재정적 이익을보고하지 않습니다.
우리는 연구에 참여한 모든 환자와 그 가족에게 진심으로 감사드립니다. 이 작품은 프랑스 협회 Vaincre la Mucoviscidose의 보조금으로 지원되었습니다. 프랑스 협회 ABCF 2 및 버텍스 제약 혁신 상.
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