May 9th, 2018
3Rs 원리에 비추어 호흡기 모델 동물 연구 대안으로 진화 됩니다. 특히 호흡 물질의 위험 평가 대 한 적절 한 분석의 부족이 이다. 여기, 우리는 공 수 물질의 평가 대 한 인간의 정밀 컷 폐 슬라이스를 사용 하 여를 설명합니다.
이 인체 정밀 절단 폐 절편의 3차원 모델의 전반적인 목표는 인간 조직을 사용하여 생체 외 모델에서 세포 독성 및 면역 조절 효과를 평가하는 것입니다. 이러한 방법은 안전성을 평가하고 토착 인간 환경의 물질에 대한 생리학적 반응을 평가하는 데 도움이 되도록 약리학 및 독성학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 신선하고 생존 가능한 인간 조직을 사용하여 세포 독성 또는 면역 조절 효과와 관련하여 인간 호흡기 질환을 모방할 수 있다는 것입니다.
이 방법은 인간의 세포-세포 상호 작용, 생리학 및 병리 메커니즘에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 호흡기 질환에서는 다른 응용 분야뿐만 아니라 다른 종에도 사용할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 인체 조직을 평가하고 신뢰할 수 있는 인프라를 구축하는 데 어려움을 겪을 것입니다. 더욱이, 충전 과정은 폐의 이질성으로 인해 많은 훈련과 경험이 필요합니다.
이 절차를 시작하려면 실리콘 튜브를 삽입하고 튜브와 평행한 클램프로 고정하여 클램프가 조직을 끼이지 않고 실리콘 튜브와 함께 함께 짜내도록 하여 기관을 캐뉼레이트합니다.다른 모든 기관지, 혈관 및 부상을 클램프로 닫아 충전 절차 중에 아가로스가 누출되지 않도록 합니다. 주요 기관지를 캐뉼러화하기 위해서는 좋은 해부학적 기술이 필요합니다.
폐가 너무 많이 확장되어서는 안 되며, 그렇지 않으면 조직이 산만해지며, 조직이 충분히 채워지지 않으면 조직이 너무 부드럽기 때문에 PCLS를 만들 수 없습니다. 그런 다음 비이커에서 등가량의 3% 저겔화 아가로스와 배양 배지를 혼합합니다. 15ml 주사기를 사용하여 혼합물을 폐에 주입합니다.
주사기에 매체를 다시 채우기 전에 손가락이나 클램프로 카테터를 클램프로 닫아 기포와 아가로스 역류를 방지합니다. 폐 조직을 3-5cm 조각으로 자릅니다. 티슈 슬라이서에 얼음처럼 차가운 EBSS 400ml를 채웁니다.
즉시 코어링 도구와 함께 반자동 드라이버를 사용하여 폐 슬래브에서 원통형 조직 코어를 잘라냅니다. 그런 다음 조직 코어를 조직 슬라이서의 조직 홀더로 옮깁니다. 조직 코어 위에 추를 놓고 조직 코어를 PCLS로 자르기 시작합니다.
매체는 유리 실린더의 클램프를 열어 조직 슬라이서에서 비커로 배출해야 합니다. 다음으로, 비커에서 배양 배지를 사용하여 페트리 접시로 슬라이스를 옮깁니다. 그런 다음 페트리 접시를 인큐베이터에 넣고 세척 단계 전에 배지를 예열하십시오.
그런 다음 폐 슬라이스를 웰당 두 조각에 대해 최소 500마이크로리터의 배양 배지가 있는 24웰 배양 플레이트로 조심스럽게 옮깁니다. 작업 용액의 마스터 믹스를 준비하려면 각 웰에 대해 25마이크로리터의 WST-1 시약과 225마이크로리터의 배지를 희석합니다. 다음으로, WST-1의 마스터 믹스 작업 용액을 각 웰에 대해 250 마이크로 리터의 피펫팅하고 플레이트를 섭씨 37도에서 1 시간 동안 배양합니다.
배양 중에 PCLS가 WST-1 시약으로 완전히 덮여 있는지 확인합니다. 그런 다음 플레이트를 200RPM의 궤도 셰이커에 놓고 WST-1 시약이 완전히 혼합되도록 30초 동안 조심스럽게 흔듭니다. 그런 다음 24웰 플레이트의 각 웰에서 100마이크로리터의 상층액을 바닥이 평평한 새 96웰 플레이트로 복제하여 피펫팅합니다.
마이크로플레이트 리더를 사용하여 450나노미터에서 각 웰의 흡수를 측정하고 450나노미터에서의 흡수율에서 630나노미터 기준에서의 흡수를 뺍니다. 테스트 에이전트의 유무에 관계없이 PCLS를 배양한 후 50마이크로리터의 상등액을 복제하여 새로운 96웰 플레이트로 옮깁니다. 이것은 24웰 플레이트의 처리된 각 웰에서 복제본을 생성합니다.
분석 직전에 96웰 플레이트에 대해 125마이크로리터의 촉매 용액과 6.25밀리리터의 염료 용액을 철저히 혼합하여 LDH-free 제제의 작업 용액의 마스터 믹스를 준비합니다. 그런 다음, 50 마이크로 리터의 마스터 믹스 작업 용액을 이미 50 마이크로 리터의 상등액을 함유 한 각 웰에 피펫팅합니다. 어두운 곳에서 실온에서 20분 동안 플레이트를 배양합니다.
그런 다음 마이크로플레이트 리더를 사용하여 492나노미터에서 각 웰의 흡수를 측정하고 492나노미터에서의 흡수에서 630나노미터 기준에서의 흡수를 뺍니다. 미시적 평가를 위해 cLSM을 사용하여 무작위로 분포된 Z 스택을 두 개 이상 수행합니다. Ocular 탭을 클릭하여 10폴드 대물렌즈를 선택합니다.
온라인을 클릭하여 cLSM을 표준 광학 현미경으로 사용하여 PCLS의 표면을 찾습니다. 그런 다음 오프라인을 클릭하여 안구 설정을 종료합니다. 그런 다음 Acquisition 탭을 클릭하고 형광단에 적합한 레이저를 켭니다.
Acquisition 탭에서 Light Path를 클릭하고 실험에 필요한 필터와 미러를 설정합니다. 라이브 버튼을 눌러 화면에서 해당 레이어의 라이브 뷰를 봅니다. 초점을 위 또는 아래로 움직여 날카로운 신호가 있는 PCLS 표면을 찾습니다.
그런 다음, 적색 에티듐 호모디머-1 채널의 핀홀을 하나의 공기 단위로 설정하여 집광 효율과 광학 절편의 효율성을 최대한 유지하고 그에 따라 칼세인 채널을 조정합니다. 게인의 감지된 신호를 높입니다. 디지털 오프셋을 늘리거나 줄여 활성화된 채널 색상 잠금 테이블이 있는 라이브 이미지에서 파란색으로 나타나도록 배경을 조정합니다.
Z-stacks 상자를 선택하여 미시적 부피의 상한 및 하한을 설정합니다. 30마이크로미터 범위에 도달할 때까지 초점을 천천히 위 또는 아래로 이동하고 마지막으로 설정을 눌러 저장합니다. 그런 다음 Live를 다시 한 번 클릭하여 라이브 이미지를 비활성화하고 Start Experiment를 눌러 이미징을 시작합니다.
여기에 표시된 것은 PCLS의 미세한 생존 가능성 이미지로, 효과적인 독성 물질인 세제에 대한 인체 조직의 반응성을 보여줍니다. 독성 영향은 ethdium homodimer-1 양성 세포핵과 비교하여 calcein 양성 조직을 평가하여 시각적으로 평가합니다. 인간 폐 조직의 생존 가능성은 기증자에 따라 다르지만, 생존 가능한 조직과 비교한 사멸 세포 핵의 수는 조직 대조군의 15%를 초과해서는 안 됩니다.
이 그림은 인간 폐 조직에 대한 SLS인 암모늄 헥사클로로플라티네이트의 면역 조절 효과에 대한 대표적인 데이터를 보여줍니다. 세포외 및 세포내 IL-1 알파 및 TNF-알파는 ELISA에 의해 결정되고 총 단백질 함량으로 정규화되었습니다. 개발 후 이 기술은 약리학 및 기초 과학 분야의 연구자들이 생존 가능한 인간 폐 조직 내의 생리학적 반응을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.
이 절차에 따라 기관지 확장 약물 효능과 같은 추가 질문에 답하기 위해 기도 수축과 같은 다른 종점을 수행할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 인간의 정밀하게 절단된 폐 절편을 생성하고 처리하는 방법에 대한 일반적인 이해를 하게 될 것입니다. 이 기술은 일단 숙달되면 6-8시간 이내에 완료할 수 있으며 적절하게 수행되면 처음 24시간 이내에 첫 번째 결과를 얻을 수 있습니다.
그러나 사람이 고정되지 않은 물질로 작업하는 것은 전염성이 있을 수 있으므로 이 절차를 수행하는 동안 항상 보호복과 같은 예방 조치를 착용해야 한다는 점을 잊지 마십시오. 또한 가능한 한 멸균 상태에서 작업하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.
이 연구는 인간 정밀 절단 폐 조각(PCLS)을 사용하여 체외 환경에서 세포 독성 및 면역 조절 효과를 평가하는 3차원 모델을 제시합니다. 이 모델은 인간 호흡기 질환을 모방하면서 공기 중 물질의 안전성을 평가하는 것을 목표로 합니다.
Human precision-cut lung slices (PCLS) provide an ex vivo model to assess cytotoxicity and immunomodulatory effects of airborne substances using viable human tissue, supporting 3Rs-aligned risk assessment in pharmaceutical and occupational safety testing. The model enables evaluation of pro-inflammatory cytokine release, such as TNF-α and IL-1α, offering mechanistic insight into respiratory tissue responses relevant to target validation and safety profiling. This approach bridges in vitro limitations and in vivo variability, enhancing predictive confidence in early discovery for inhaled therapeutics and toxicant screening.
PCLS function as a human tissue-based platform in early discovery for mechanism probing and safety screening, informing lead identification decisions before preclinical commitment.