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Os AT2s mantêm a homeostase pulmonar, e a disfunção dessas células-chave alveolares pode causar e resultar de várias doenças pulmonares. Devido à dificuldade de acesso e isolamento dos AT2s humanos primários, são gerados iAT2s. Aplicando os métodos de diferenciação direcionados descritos em outros lugares25 e a expansão e a semeadura celular descritas aqui, os iPSCs gerados a partir de qualquer indivíduo podem ser diferenciados em iAT2s robustamente auto-renovador, fornecendo células específicas do paciente para pesquisas biomédicas, incluindo estudos básicos de desenvolvimento de pesquisas biomédicas, modelagem de doenças, terapias baseadas em células ou telas de drogas. O presente protocolo detalha um método para dissociar iAT2s a uma suspensão unicelular, que pode então ser replatado em Matrigel 3D para gerar alveolosferas para expansão celular ou repartido na cultura 2D ALI para outros experimentos.
O protocolo tem várias etapas críticas para garantir a aprovação e replação bem-sucedidas nas culturas 3D e ALI. A trituração mecânica deve ser minimizada, pois a tubulação excessiva pode diminuir a viabilidade celular. Além disso, a densidade de semeadura de iAT2s nas culturas 3D e 2D ALI é crítica; para a cultura 3D, em geral, 400 células/μL de 3D Matrigel é ideal para a maioria das linhas iPSC. No entanto, uma gama de densidades de 100-500 células/μL tem, por vezes, sido bem sucedida, e a otimização da densidade pode ser necessária para diferentes linhas celulares. Para a cultura ALI, otimizar a densidade de semeadura de iAT2s nas pastilhas de cultura celular também é essencial para alcançar uma monocamada confluente de células 48 h após a semeadura (ou seja, no dia do levantamento de ar). Algumas linhas iAT2 requerem mais células por inserção; assim, se for necessária uma solução de problemas, recomenda-se uma faixa de 160.000-300.000 células/inserções para inserções de cultura celular de 24 poços. As culturas 3D também podem ser dimensionadas para placas de 24 e 48 poços mantendo a densidade de semeadura em 400 células/μL de matriz 3D e reduzindo o tamanho da gotícula matriz para 25 μL e 20 μL, respectivamente. As culturas ALI podem ser dimensionadas para inserções de cultura celular de 96 poços, revestindo cada inserção com 30 μL da matriz, emplacando 80.000 células em 30 μL por inserção, e alimentando-se com 150 μL de mídia basolateral por poço. A densidade de semeadura e os volumes de matriz e mídia precisam ser dimensionados e otimizados de acordo para outros formatos de placas.
Uma limitação deste protocolo é que as células utilizadas para o revestimento ALI devem ser suficientemente purificadas para serem NKX2-1+ e SFTPC+19,20,21,23 para formar ALIs iAT2, e a formação da cultura ALI pode variar de linha para linha. Além disso, este protocolo permite a expansão e geração de culturas somente AT2, fornecendo um sistema de modelo reducionista baseado em um único tipo de célula alveolar chave. É importante ressaltar que outros tipos relevantes de células alveolares, como células alveolares tipo 1, estavam faltando nessas plataformas. Outros grupos tiveram sucesso em cultivar AT2s humanos primários como esferoides ou culturas organotípicas com ou sem fibroblastos 1,14,15,16,17; no entanto, os AT2s humanos primários tendem a perder sua expressão de surfactantes-chave quando cultivados na cultura 2D normal sem condiçõesALI 26. Além disso, trabalhos recentes mostraram que os iAT2s expressam marcadores proliferativos mais elevados e marcadores de maturação AT2 mais baixos do que os AT2s primários humanos frescos e nãoculturadosAT2s 27. Apesar dessas diferenças entre iAT2s e AT2s humanos primários frescos, descobrimos que mesmo os AT2 primários cultivados apresentaram diferenças transcriômicas em relação aos AT2sprimários frescos e não cultivados 27, e assim concluem que esses modelos in vitro têm vários pontos fortes e limitações para modelagem in vivo da biologia pulmonar.
A plataforma iAT2 pode ser aplicada para estudar mutações genéticas de iPSCs derivados do paciente 19,20. O sistema também poderia ser substancialmente dimensionado para acomodar a triagem de medicamentos de alto rendimento. Além disso, as ALIs iAT2 são adequadas para exposições ambientais, como infecção viral ou bacteriana ou exposição à fumaça de cigarro, vapor de cigarro eletrônico ou outros aerossóis23. Em resumo, este protocolo para gerar culturas 3D e 2D ALI do iAT2s permite a cultura de longo prazo de um tipo celular relevante para a doença e fornece uma plataforma fisiológica e escalável que permite o uso dessas células em muitas aplicações.