Name: Geração de culturas de tecido de pulmão humano de 3D (3D-CTIs) para modelagem de doença (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-02-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 47 s
Description: Aprenda a gerar culturas de tecido pulmonar humano 3D usando agarose de baixo ponto de fusão e fatiamento de precisão. Este método permite modelar doenças pulmonares ex vivo com alta resolução espaciotemporal.

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Os autores agradecem a Marisa Neumann para assistência técnica especializada. Todos os tecidos do pulmão foram gentilmente fornecidos pelo CPC-M Bio-arquivo. Este trabalho foi apoiado pelo centro alemão de bolsas de pesquisa do pulmão (DZL), a Helmholtz-gemeinschaft e CPC pesquisa escolar.

A utilização de tecido humano foi aprovada pelo Comitê de ética da Universidade Ludwig-Maximillian [Munique (número do projeto 455-12)]. Ressecções pulmonares livre de tumor humano foram fornecidas pela Asklepios Biobank para doenças pulmonares (Gauting, Alemanha, projeto n º 333-10).
Nota: Todos os procedimentos de produção de PCLS humana (Figura 1) são feitos sob uma capa de estéril de fluxo laminar.
1. preparação de instrumentos e materiais
<ol><li>
Prepare todos os materiais para a inflação do tecido pulmonar com agarose conforme descrito abaixo.
	<ol>
<li>Preparar o meio de cultivo: modificado águia médio (DMEM) F-12 de Dulbecco, suplementada com L-glutamina, HEPES, 10.000 IE penicilina, estreptomicina 10.000 do IE e 0,1% (v/v) de soro fetal bovino. Nota: Médio é usado a 37 ° C.</li>
		<li>Prepare uma bandeja de metal estéril coberta com papel absorvente. Coloque numa placa de cultura de pilha de estéril 15 cm sobre a bandeja.</li>
		<li>Encha o prato de cultura celular com o 15 mL de meio de cultivo.</li>
		<li>Prepare uma solução de agarose de 3% (p/v), dissolvendo a quantidade adequada de baixo ponto de fusão ponto de agarose em um mínimo de 30 mL de meio de cultivo.</li>
		<li>Aqueça a solução em um microondas até ferver. Legal a solução de agarose a 42 ° C em banho-maria. Manter a solução de agarose líquido armazenada em banho-maria.</li>
		<li>Prepare-se diversos tubos cónicos 50 mL enchidos com o líquido do agarose.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. tecido pulmonar ressecado
<ol><li>Loja fresca tumor tecido de pulmão livre de Lobectomia resectates imediatamente após a ressecção em meio DMEM F-12 a 4 ° C até o passo 3.</li>
	<li>Não exceda o tempo de isquemia fria de 4-8 h antes da transformação.</li>
</ol>3. inspeção e seleção do tecido ressecado antes do enchimento do Agarose
<ol><li>Levante o tecido do meio com uma pinça. Para evitar danos aos tecidos, especialmente à pleura, lidar com o tecido com uma pinça em vias aéreas apenas.</li>
	<li>Marca a qualidade do tecido pelos critérios da pulmão Agarose enchimento pontuação definida no quadro 1.</li>
	<li>Siga para o passo 4 se a qualidade do tecido é pontuada acima ou igual a 72. Se a qualidade do tecido é pontuada abaixo de 60, não continuar mais com enchimento de agarose. Nota: Se a pontuação de tecido é entre 60 e 68, o preenchimento de agarose e tecido corte ainda podem produzir resultados razoáveis, e uma decisão final para o prolongamento da experiência tem que ser feita caso a caso. No entanto, o tecido pulmonar que não cumprem os requisitos acima mencionados, principalmente falha no enchimento de agarose.</li>
</ol>4. pulmão inflação de tecido de enchimento de Agarose
<ol><li>Levante o tecido do meio de armazenamento e drenar o excesso de mídia de tecido. Transferi o tecido pulmonar para a placa de cultura de 15cm preparada em 1.1.2.</li>
	<li>Encha uma seringa de 30 mL com a agarose ponto baixo ponto de fusão de 1.1.3.</li>
	<li>Preparar um cateter venoso periférico, removendo o obturador e anexá-lo a uma seringa de 30 mL</li>
	<li>Identificar um brônquio (0.5-3 mm de diâmetro) no tecido que é ventilar uma seção intacta do tecido (ver Figura 2).</li>
	<li>Inserir a cânula do brônquio selecionado (0.5-3 mm de diâmetro).</li>
	<li>Empurre suavemente a cânula suavemente para a frente, na medida do possível.</li>
	<li>Selo do brônquio à volta da cânula comprimindo a parede brônquica à volta da cânula com fórceps, idealmente de aperto qualquer artéria pulmonar adjacente ao mesmo tempo.</li>
	<li>Occlude outras vias aéreas adicionais com uma pinça cirúrgica para prevenir vazamento através destas vias aéreas de agarose.</li>
	<li>Levante o tecido com a pinça do prato a cultura.</li>
	<li>Manualmente, despeje o agarose não mais rápido do que 0,3 mL/s com a seringa. A velocidade de enchimento de agarose pode variar entre aproximadamente 0,05 e 0,3 mL/s devido à resistência heterogênea de vias aéreas e/ou atelectasias.</li>
	<li>
Se for observada a alta resistência ao enchimento ou agarose vazando do tecido, repetir todo o processo com um brônquio diferente da etapa 4.4. Execute a solução de problemas, conforme descrito abaixo. Nota: O grau de enchimento de agarose é altamente dependente da posição do cateter no tecido e a penetração profunda dos resultados de cateter em agarose enchimento do cone pequeno como regiões (*) do tecido pulmonar (Figura 2).<ol>
<li>Em caso de alta resistência, Tente posicionar o cateter leva ao enchimento adequado da maioria das regiões do tecido (#) (Figura 2D).</li>
		<li>Como plugues de início agarose solidificado em brônquios proximais ou outras vias aéreas obstruções (seta) podem levar a um preenchimento incompleto do tecido (Figura 2E), não force a agarose enchimento como isto pode levar a defeitos na área preenchida, mas não em um enchimento de as peças de tecido obstruído.</li>
		<li>Se a árvore respiratória, derivada do brônquio canulado é danificada durante a ressecção e o agarose enchimento resulta em uma constante fuga do líquido agarose (seta na Figura 2F), introduza o cateter em uma parte mais periférica do sistema de vias aéreas Preencha pelo menos uma pequena parte do tecido (*) (Figura 2). Além disso, sele a via aérea periférica danificada com uma pinça cirúrgica (seta) (Figura 2 H).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Aplica a agarose até que o tecido pulmonar é preenchido completamente. Não infle excessivamente o tecido pois isso pode causar danos irreversíveis para a estrutura do tecido e suas células.</li>
	<li>Braçadeira do brônquio que foi usado para o enchimento imediatamente. Remova a cânula antes da fixação.</li>
	<li>Incube o tecido do meio de cultura a 4 ° C por 30 min garantir a solidificação da agarose.</li>
	<li>Se o tecido ressecado tem várias entradas brônquicas, repita o passo 4.2 a 4.13 até que todas as partes do tecido são preenchidas com agarose.</li>
	<li>Armazene as seções de tecido de pulmão cheio de agarose em meio frio de 4 ° C até cortar.</li>
</ol>5. precisão de corte de pulmão fatiar
<ol><li>
Identifica regiões no tecido pulmonar que solidamente são preenchidas com o agarose. Regiões solidamente preenchidas não entrará em colapso quando são pressionadas suavemente com uma pinça contra o fundo do prato de cultura celular.
	<ol>
<li>Impostos especiais de consumo um bloco de3 de 1 a 1,5 cm das regiões descritas no ponto 5.1, Considerando que um dos lados ainda deve ser coberto com a pleura.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Anexe cada bloco individual de tecido com o lado pleural contactar o titular do vibratome por meio de uma cola de cianoacrilato. Nota: A pleura é ligeiramente elástica e, portanto, impede o corte com a lâmina de vibratome. Colocado sobre o suporte do tecido, a pleura não interferirá com o corte e, importante, forma uma barreira natural entre a cola de cianoacrilato e parênquima do tecido, permitindo a difusão mínima da cola.</li>
	<li>Cortar o tecido pulmonar com o vibratome com as seguintes configurações: espessura: 500 µm, frequência: 100 Hz, amplitude da faca: 1.2 mm, velocidade da lâmina de 3-12 µm/s, que depende da rigidez do tecido. Reduza a velocidade de protrusão da lâmina se a fatia não é cortada corretamente, ou se o bloco de tecido em si começa a vibrar.</li>
	<li>Delicadamente, transferi a fatia levantando-a com o fórceps da bandeja de vibratome em um poço de uma placa de 12 preenchido com meio de cultivo. Finalmente, Incube as fatias de pulmão na incubadora, em condições de cultura celular padrão.</li>
	<li>Batente de corte quando são deixados de 2 a 3 mm do bloco de tecido fatiado desde que a cola de cianoacrilato pode ter comprometido a integridade do tecido desta região.</li>
</ol>6. geração de PCLS socos
<ol><li>Transfira as fatias do pulmão de um único poço para um prato vazio de 10 cm.</li>
	<li>Coloque um perfurador de biópsia de 4mm ortogonalmente à superfície superior de um combustível e começam a se mover o socador em rotações no sentido horário e anti-horário.</li>
	<li>Encha o meio de cultura celular nos poços de uma placa de 96 poços. Levante os tecido socos com fórceps e transferir os socos em poços de uma placa de 96 poços. Finalmente, incube os socos de pulmão submergidos no meio preparado em 1.1.1. uma incubadora de cultura celular em condições padrão (oxigênio 21% (v/v), umidade de dióxido de carbono e 95% 5% (v/v), a 37 ° C).</li>
</ol>7. cultura de tecidos e de colheita de amostra
<ol><li>Cultura do combustível e socos durante a noite em uma incubadora, em condições de cultura celular padrão.</li>
	<li>Cultura PCLS e socos sob condição de contorno para um máximo de 120 horas após sua geração para assegurar a função e viabilidade celular.</li>
	<li>Para a colheita da proteína, bem como RNA, lavar PCLS e socos três vezes em salina tamponada fosfato (PBS), transferi-los para cryovials e snap-congelamento em nitrogênio líquido.</li>
	<li>
Sobrenadante médio de amostra de PCLS culta socos para a análise das proteínas secretadas.
	<ol>
<li>Para análise histológica, lave o PCLS e socos três vezes com PBS e corrigi-los com paraformaldeído 4% incubando durante 30 min a 37 ° C. Finalmente, armazene o combustível em PBS a 4 ° C para manchar ainda mais a jusante.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Todos os autores declaram não concorrentes interesses financeiros.

O protocolo descrito neste manuscrito abrange a geração de combustível de resectates de tecido de pulmão humano enchendo-o com líquido agarose e subsequente vibratome corte. Geração de fatias de tecido foi demonstrada antes por um par de órgãos, como fígado e cérebro, Considerando que a rigidez inerente destes órgãos autorizados direta de corte sem nenhuma modificação do tecido. De nota, a correcta preparação inicial do tecido pulmonar é a etapa mais crucial na geração de combustível. Enchimento de agarose do pulmão é o método de escolha para estabilizar sua natureza macia e elástica e para garantir uma geração de PCLS homogénea e reprodutível. Grandes vias aéreas do tecido pulmonar ressecado são canuladas para fornecer acesso às pequenas vias aéreas, bem como o parênquima pulmonar intacto. A falta de uma pleura intacta, que agarose enchimento torna quase impossível, é das principais razões porque o tecido pulmonar principalmente não é utilizável para corte de pulmão. Prospectivamente, um sintético pleura originalmente projetado para realizar experiências funcionais em andaimes decellularized potencialmente poderia ser aplicada para alcançar o sucesso agarose enchimento de explantes que falta uma pleura intacta31. Ressecções, resultando em um pedaço de tecido de pulmão humano com pleura intacta são essenciais para a geração de blocos de tecido para cortar. Tecido ressecado é mais disponível devido ao tecido livre de tumor de resseção de câncer do que lobos totalmente intactos ou explantes todo-pulmão de pacientes submetidos a transplante de pulmão.
Comumente, dois sistemas são usados para produzir combustível: o Krumdieck tecido fatiador15 e micrótomos vibratórios (vibratomes). Segmentações de dados tecido geram fatias passando um bloco de tecido através de um vaso de metal, que corta o combustível a 90° no final deste navio. Vibratomes gerar PCLS movendo uma vibração faca horizontalmente sobre um bloco ancorado de tecido que está submersa em um banho médio refrigerado, que em comparação com o cortador de Krumdieck exerce menos força de cisalhamento sobre o tecido. Isso resulta em menos tratamento severo do tecido antes de cultivo. Por outro lado, a corte de vibratome é mais tempo e trabalho consumindo. Em nossas mãos, vibratome corte permitiu a produção de um máximo de 100 PCLS ou 500 PCLS socos em um dia, suficiente para estudos mais experimentais. PCLS pode ser cultivado de várias formas: (a) anexado ao Trans-poços, gerando assim uma interface líquido ar sistema (ALI), (b) como cultura órgão dinâmico (DOC), ou (c) submerso em meio de cultura celular em condições de cultura celular padrão. O cultivo em detalhes de PCLS foi descrito anteriormente22,23,25; no entanto, um padrão comum de condições de cultivo entre seu uso em vários laboratórios ao redor do mundo ainda está desaparecido. Em particular, o tempo de cultura pode ser crítico: como PCLS murino, uma perda de células do tipo alveolar positiva 2 SFTPC é observada após 144 h, mas não após 120 h22. Além disso, atividade metabólica parece permanecer estável em22 de murino e humano PCLS25 para 120 h.
Há um par de limitações técnicas para a geração de combustível: o número e o tamanho da resectates varia ao longo do tempo; a eficiência da agarose de enchimento, que depende da presença da pleura intacto dentro do tecido obtido, determina o sucesso final da geração PCLS; e destruição tecidual causada por alterações patológicas dentro do tecido pulmonar (doentes) obtidos pode interferir com a preparação de motores. Obstruções das vias aéreas e tecido fibrótico falta espaço alveolar intacto impedem com enchimento de agarose e, assim, fazem o corte do tecido fibrótico uma tarefa exigente. Enfisematoso tecidos como encontraram em doenças como DPOC ou deficiência de alfa-1-antitripsina não pode suportar a pressão de enchimento de agarose e irá resultar em ruptura dos alvéolos e artefatos arquitetônicos. Nesses casos, o uso de agarose baixa concentração, por exemplo,, 1% (p/v), pode ser útil para diminuir a pressão e a velocidade durante o enchimento de agarose. No geral, o estado de doença do tecido drasticamente pode limitar o uso do tecido para a geração de combustível. Todos estes parâmetros determinam a quantidade de combustível que pode ser gerado a partir do tecido pulmonar, e também a quantidade de tempo necessário para produzir o combustível. Outras limitações de PCLS são inconsistências entre as fatias de pulmão diferente em relação ao conteúdo de tamanho ou tecido, o que requer mais etapas de normalização para experimentos. Para superar isso, socos de biópsia das regiões similares da mesma fatia podem ser gerados. Este procedimento é capaz de reduzir a variabilidade de tecido e, como benefício adicional, aumentar o número de amostras de combustível que pode ser usado para experiências.
Em conclusão, culturas de tecido humano pulmão 3D de agarose preenchido PCLS fornecer um complexo modelo humano para estudar a fisiologia do pulmão e doenças. O protocolo fornece uma descrição detalhada da preparação de PCLS de tecido pulmonar ressecado e seu cultivo e além disso aborda desafios em agarose enchimento de ressecções de pulmão humano e como superá-las.

Doenças pulmonares crônicas e agudas são das principais causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo1. Para pacientes com doenças pulmonares crônicas, como doença pulmonar obstrutiva (DPOC)2, asma grave3, câncer de pulmão4 e de doenças pulmonares parenquimatosas difusas5, terapias curativas atualmente não estão disponíveis. Embora estudos em modelos animais de doenças pulmonares aprofundaram a compreensão da doença pathomechanisms6 e conduziram à identificação de potenciais novos alvos terapêuticos7,8,9, Estes modelos apresentam diferenças biológicas e fisiológicas relevantes quando comparado com os humanos10. Para superar estas discrepâncias entre biologia murino e humana, bem como a anatomia, humana ex vivo cultura do tecido de pulmão 3D (3D-LTC) sistemas são utilizados em diversas áreas de investigação biomédica. Estes sistemas de cultura 3D-LTC baseiam-se em fatias de precisão de corte de pulmão (combustível). A geração de PCLS ex vivo permite a análise de uma terceira dimensionalidade espacial, que permite a investigação das relações espaciais e funcionais de células em toda alvéolos e vias aéreas11, bem como o interstício, vascularização e mesotélio. Notavelmente, PCLS ex vivo modelos são pluricelulares, significando que eles contêm células mais funcionais dos pulmões no local, representando assim pròxima ambiente biológico nativo das células e assim superar o limitado célula-célula e interação célula-matriz em 2D mais abordagens de cultura de células. Até agora, ex vivo PCLS murino foram usadas para modelar doenças pulmonares, como a DPOC12, pulmão fibrose13, câncer de pulmão14, infecção viral15,16, de displasia broncopulmonar17, e asma,18. No entanto, uma proporção considerável de terapias de droga romance em doenças de pulmão humano que foram investigadas em ensaios clínicos não traduzir para a clínica devido à sua falta de eficácia ou segurança, assumingly devido a ainda consideráveis diferenças entre humanos e murino biologia e doença19,20,21.
Ao longo de vários anos, PCLS humanas têm sido largamente utilizados para avaliar a toxicidade pulmonar de produtos químicos e drogas. Apenas recentemente, tecido pulmonar humano tem sido utilizado em pacientes com DPOC22,23, asma24e de fibrose pulmonar25, para prosseguir estudos fisiopatológicos e farmacológicos. Usando o material ressecado órgão doente e gerando PCLS, um pode recapitular características das principais doenças em um tecido complexo 3D ambiente22 representando e mantendo a maioria da diversidade celular nativa do órgão. Além disso, mostrou-se tecido doente, aplicado em uma variedade de configurações experimentais para imitar a doença, como alterações no fígado, intestino e rim26,,27,28,29.
No entanto, o processamento do tecido pulmonar permanece desafiador por várias razões. Ao contrário de tecido sólido, parênquima pulmonar nativa tende a entrar em colapso sem ventilação e exibe baixa rigidez do tecido. Essas propriedades impedem o corte do tecido. Assim, o enchimento de vias aéreas e o espaço alveolar com baixo ponto de fusão ponto de agarose preserva a estrutura do pulmão nativo e fornece a rigidez necessária para precisão de corte, corte de murino e humano pulmões30. Resectates de pulmão humano doados para fins de pesquisa são por sua natureza anatomicamente, geneticamente e fisiologicamente altamente diversificada, assim, muitas vezes apresentando uma alta variabilidade inter paciente ao realizar experimentos25. Em contraste com o lobo inteiro ou todo pulmão explantes, amostras de pulmão ressecadas por meio de cirurgia torácica não necessariamente seguir os segmentos anatômicos e, portanto, exigem preparação especial. Neste artigo, nós fornecemos um protocolo detalhado e otimizado para a geração de PCLS humana do tecido pulmonar ressecado e sua subsequente cultivo e uso experimental para doença pulmonar de modelo.

<table><tbody><tr><td>Vibratome Hyrax V50</td><td>Zeiss-Hyrax</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>65</td><td>Zeiss-Vasofix</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Braun&uuml; le 18 G</td><td>B. Braun Melsungen AG</td><td>4268130B</td><td></td></tr><tr><td>30 mL NORM-INJECT</td><td>Henke Sass Wolf</td><td>4830001000</td><td></td></tr><tr><td>Bisturis descartáveis protegidos, estéreis</td><td>Swann-Morton</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Loctite 406</td><td>Henkel</td><td>LOCTITE 406</td><td></td></tr><tr><td>Facas de diamante sintéticas de cristal único Sapphire</td><td>Delaware</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco's Modified Eagle Medium F-12 Nutreient Mixture (Ham) + L-Glutamina + 15mM HEPES</td><td>Gibco</td><td>31330-038</td><td></td></tr><tr><td>Penicilina Estreptomicina</td><td>Gibco da Life Technologies</td><td>15070-063</td><td></td></tr><tr><td>Processo especial de soro fetal bovino (Sera Plus)</td> <td>Pan Biotech</td><td>P30-3702</td><td></td></tr><tr><td>Punção de Biópsia Descartável</td><td>pfm medical</td><td>48401</td><td></td></tr><tr><td>96 Poços, Preto/Transparente, Placa Tratada para Cultura de Tecidos, Fundo Plano com Tampa,</td><td>Falcão Estéril / Corning</td><td>353219</td><td></td></tr><tr><td>Agarose, baixa temperatura de gelificação</td><td>Sigma</td><td>A9414-100G</td><td></td></tr></tbody></table>

geração de culturas de tecido de pulmão humano de 3d (3d-ctis) para modelagem de doença

Generation of Human 3D Lung Tissue Cultures (3D-LTCs) for Disease Modeling

Tradução do romance descobertas a doença humana é limitada pela disponibilidade de modelos baseados em tecidos humanos da doença. Pulmão de precisão de corte fatias (PCLS) utilizado como culturas de tecido de pulmão 3D (3D-CTIs) representam um elegante e modelo de cultura de células 3D biologicamente altamente relevantes, que se assemelham a altamente tecido no local devido à sua complexidade, biomecânica e molecular composição. Corte o tecido é aplicado extensamente em vários modelos animais. 3D-CTIs derivados PCLS humana podem ser usados para analisar as respostas a novos medicamentos, o que mais podem ajudar a compreender melhor os mecanismos e efeitos funcionais de drogas em tecidos humanos. A preparação de PCLS de amostras de tecido pulmonar cirurgicamente ressecado de pacientes, que experimentaram a lobectomia pulmonar, aumenta a acessibilidade dos doentes e tecido de natureza. Aqui, descrevemos um protocolo detalhado para a geração de PCLS humana do tecido pulmonar de pacientes cirurgicamente ressecado macio-elástica. Agarose foi introduzido no espaço de lavado broncoalveolar a resectates, assim preservando a estrutura pulmonar e aumento da rigidez do tecido, que é crucial para fatiar subsequentes. 500 µm de espessura foram preparadas a partir do bloco de tecido com um vibratome. Socos de biópsia retirados PCLS garantir comparável tecido tamanhos de amostra e aumentam ainda mais a quantidade de amostras de tecido. As culturas de tecido de pulmão gerado pode ser aplicadas em uma variedade de estudos em biologia de pulmão humano, incluindo a fisiopatologia e mecanismos de doenças diferentes, tais como processos fibróticos em seus níveis de celulares melhores no (sub-). O maior benefício do modelo ex vivo de 3D-LTC é sua representação perto do pulmão humano in situ em relação a arquitetura do tecido 3D, diversidade de tipo de célula e anatomia do pulmão, bem como o potencial para a avaliação do tecido de pacientes individuais, que é relevante para continuar a desenvolver novas estratégias para a medicina de precisão.

Geração de motores A geração de combustível pode ser separada em quatro etapas essenciais: ressecção do tecido pulmonar cirúrgica, enchimento de agarose, baseada em vibratome PCLS geração e cultura de PCLS. O tecido de pulmão ressecado é preenchido com baixo ponto de fusão ponto de agarose, que adiciona a rigidez necessária para cortar o tecido do pulmão e preserva a arquitetura e a estrutura do pulmão nativo. Digno de nota, PCLS geração é muito demorada, assim frequentemente armazenamento durante a noite, o tecido de pulmão cheio em meio DMEM F-12 pode ser incluído como uma etapa adicional e geração de PCLS é iniciada no dia seguinte. Dependendo a seguinte configuração experimental, PCLS gerado pode ser incubadas durante a noite, em meio de cultura de célula padrão contendo 0,1% (p/v) de soro fetal bovino, antes que as condições experimentais sejam aplicadas. 3D-CTIs foram viáveis e exibiu a funcionalidade celular (tais como a secreção de proteína surfactante) por até 120 h22 nas condições de cultura descritas neste protocolo (Figura 1) e pode ser otimizado em cima mais melhoria disso.
Enchimento de agarose Para o enchimento de agarose do tecido, uma cânula de um cateter venoso periférico com um diâmetro de 1,3 mm anexado para a seringa cheia de agarose foi inserida um brônquio na superfície do tecido corte (Figura 2A). Brônquios são frequentemente localizados perto de uma artéria pulmonar. Enquanto as artérias têm paredes mais finas e tendem a entrar em colapso, brônquios exibiram um lúmen bem visível. Dependendo da integridade do tecido, o cateter pode ser avançado através de várias gerações da árvore respiratória para a periferia do pulmão. O brônquio penetrou foi selado em torno da cânula, usando uma pinça (Figura 2B). Artéria pulmonar pode ser pinçada com a pinça, ao mesmo tempo. Posteriormente, o tecido é levantado e agarose líquido suavemente é instilada em vias aéreas.
Dependendo da posição do cateter, a maioria do tecido pode ser preenchida com líquido agarose (Figura 2D). Opcionalmente, cone como partes do tecido pulmonar, que reflectem o parênquima do pulmão ventilada pelo brônquio penetrou, pode enche o agarose (Figura 2). Em ambos os cenários, pode-se observar um padrão característico de regiões do tecido solidamente cheia: em primeiro lugar, uma parte importante do tecido é preenchida em cunhas (Figura 2D), ou em segundo lugar, menores salientes completamente redonda áreas de tecido enchido regiões aparecem ( Figura 2). Se obstruam a partes das vias aéreas devido a coágulos de agarose ou outras causas, partes do tecido não podem ser corretamente preenchidas com agarose. Assim, apenas partes do tecido podem ser aplicáveis para fatiar. Em caso de fugas durante o procedimento de enchimento agarose, partes da árvore respiratória preenchida podem ser perfuradas e enchimento do tecido pulmonar fica quase impossível, no entanto, soluções alternativas possíveis incluem o enchimento através de um brônquio mais periférico, um mais profundo penetração da cânula em vias aéreas distais (Figura 2), ou potencial de aperto da área de escapamento (Figura 2 H).
Corte de precisão de corte de pulmão Blocos de tecido em um comprimento e largura de 1-1,5 cm foram extirpados da regiões de tecido, que estavam completamente cheios de agarose solidificado (Figura 3A-3B). Em seguida, os blocos de tecido individuais foram colados no suporte de tecido da vibratome (Figura 3). 500 µm de espessura PCLS foram gerados, Considerando que o bloco de tecido no vibratome estava avançando para a frente com velocidades entre 3-12 µm/s. (Figura 3D-3F). Finalmente, o combustível foram submersos em meio de cultura celular contendo 0,1% (p/v) de soro fetal bovino e cultivadas em condições de cultura celular padrão, como descrito passo 7.
Leituras de experimentais de 3D-LTC humano após 48h de cultivo Uma mancha de representante da imunofluorescência, conforme descrito por Alsafadi et al.25, é mostrado na Figura 4A-4 C. Immunolabeling de fibronectina (vermelha) e do núcleo de células (DAPI, azul), permitido para a imagem latente da estrutura alveolar preservada o humano 3D-LTC ex vivo. Tratamento do ser humano PCLS socos com uma citocina profibrotic cocktail (incluindo transformadora fator de crescimento beta 1, fator de crescimento derivada de plaquetas AB, ácido lipophosphatidyl e fator de necrose tumoral alfa) para 48 h resultou em fibrose, como mudanças no ser humano 3D-CTIs. Por qPCR, observou-se uma significativa indução de fibrose relevantes da matriz extracelular componentes colágeno tipo 1 e fibronectina genes em 3D-LTC socos após tratamento com o coquetel de profibrotic (Figura 4). Além disso, os níveis de proteína de vimentina o marcador mesenquimal foram encontrados upregulated em 3 em cada 4 pacientes após o tratamento de socos 3D-LTC (Figura 4E).
<img alt="Processo PCLS: ressecção tecidual, obturação de agarose, preparo de fatias, cultura; diagrama de linha do tempo." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58437/58437fig1.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 1"> Figura 1: fluxo de trabalho de geração de PCLS. As áreas livres de tumor de ressecções pulmonares são inspecionadas completamente devido à sua integridade do tecido. Se for marcado o tecido adequado para utilização posterior (a pontuação é explicado em detalhes na seção de material e métodos), em seguida é cheio de líquido agarose. Blocos de tecido cheios de agarose solidificado posteriormente são cortados com uma vibratome. Submersa em meio de cultura celular, 3D-LTC são cultivadas até 120 h após sua geração. Análises a jusante dos 3D-CTIs envolvem - ou RNA-expressão de proteínas, fluorescência de tecido vivo de imagem, bem como a mancha após a fixação do tecido. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58437/58437fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Configuração do experimento de perfusão pulmonar com diagrama de artéria e brônquio, demonstrando processo de injeção." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58437/58437fig2.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 2"> Figura 2: enchimento de tecido pulmonar com baixo ponto de fusão ponto agarose. O tecido pulmonar é canulado com um cateter venoso periférico, que é inserido em um brônquio adjacente à artéria pulmonar (Figura 2A). Pinças são usadas para fixar a cânula do brônquio e a braçadeira com a artéria pulmonar, para evitar vazamento de agarose o líquido. Agarose líquido a 42 ° C é derramado no tecido pulmonar com uma seringa de 30 mL (Figura 2B). Um posicionamento distal da cânula durante o enchimento resultará em pequenas áreas de tecido cheia (Figura 2), enquanto o posicionamento proximal garantirá o enchimento de um volume maior de tecido (Figura 2D). Qualquer obstrução das vias aéreas irá reduzir a quantidade de tecido o volume que pode ser preenchido (Figura 2E). Em caso de vazamento de agarose, uma cânula distal, posicionamento e/ou aperto do lado de escapamento permite agarose adequado enchimento do tecido pulmonar (Figura 2F-2 H). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58437/58437fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Processo de seccionamento de tecidos; diagrama, preparação de blocos de tecido, corte de micrótomo, configuração experimental." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58437/58437fig3.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 3"> Figura 3: corte de pulmão de precisão de corte. Um tecido de pulmão cheio de agarose com êxito é usado para retirar um pedaço de um bloco de tecido (1 x 1,5 cm x 1 cm) com um bisturi (Figura 3A). Em seguida o bloco do tecido excisado é colado ao titular do tecido, barra de escala indica 1 cm (Figura 3B). De preferência, o tecido é colado com sua superfície pleural à superfície do titular do tecido, como mostrado na Figura 3. 500 µm de espessura é cortadas pelo vibratome com uma safira faca em um ângulo de 10° - 15° em relação ao tecido (Figura 3D e 3E). O procedimento de corte resulta em fatias de 2-3 cm3 grande pulmão intacta, escala bar = 5 mm (Figura 3F). Além disso, usando um perfurador de biópsia, pequenos socos podem ser reproduzidos com um diâmetro de 4 mm podem ser gerados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58437/58437fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Análise de cultura celular; imunofluorescência (A-C), expressão gênica (D) e comparação dos níveis de proteína (E)." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58437/58437fig4.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 4"> Figura 4: leituras experimentais de 3D-CTIs humanos após 48h de cultura. Um soco de 3D-LTC humana de 4 mm de diâmetro foi immunostained para fibronectina (em vermelho) e DAPI (em azul) (Figura 4A-4C). Escala de barras = 1.000 µm. a Figura 4 mostra a imagem mesclada. Análise de RNA de PCLS por RT-PCR quantitativo mostra um aumento significativo da expressão do gene COL1A1 e FN1 pelo cocktail de profibrotic25. Figura 4E exibe um immunoblot de toda proteína lysates do combustível, que foram tratados com um cocktail fibrótico25. Sondagem para vimentina e β-actina demonstrou uma expressão aumentada da proteína do marcador mesenquimal (vimentina) após tratamento com profibrotic fatores em amostras de pacientes 1, 3 e 4. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58437/58437fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Critério</td>
			<td>Pontos</td>
		</tr>
<tr>
<td>A amostra de tecido tem superfície pleural intacta.</td>
			<td>20</td>
		</tr>
<tr>
<td>A amostra de tecido parece macroscopicamente intacta, sem incisões, esmagamento, rupturas e distorções.</td>
			<td>20</td>
		</tr>
<tr>
<td>A amostra de tecido contém pelo menos um brônquio com diâmetro &gt; 1mm.</td>
			<td>20</td>
		</tr>
<tr>
<td>A amostra de tecido não contém nenhuma ou apenas pouco eleva-se de sangue.</td>
			<td>4</td>
		</tr>
<tr>
<td>A amostra de tecido foi armazenada totalmente no meio e não mostra nenhum sinal óbvio de atelectasias.</td>
			<td>4</td>
		</tr>
<tr>
<td>A amostra de tecido foi ressecada nas últimas quatro horas.</td>
			<td>4</td>
		</tr>
<tr>
<td>A amostra de tecido é maior do que 5cm em seu maior diâmetro.</td>
			<td>4</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pontuação na soma:</td>
			<td></td>
		</tr>
</tbody></table>Tabela 1: pulmão Agarose enchimento Pontuação. O pulmão do Agarose enchimento Pontuação (LAFS) correlaciona-se com a taxa de sucesso para preencher uma ressecção de tecido com agarose para sua subsequente produção de PCLS baseada em vibratome. A pontuação resume todos os pontos de critérios que conheci pelo tecido. Um LAFS igual ou acima de 72 prevê agarose boa Propriedades de enchimento, uma pontuação abaixo de 60 prevê uma altamente provável falha de enchimento de agarose do tecido.

Aqui, apresentamos um protocolo para a preparação de fatias de cheias de agarose humano pulmão de precisão de corte de tecido ressecado de pacientes que são adequados para a geração de culturas de tecido de pulmão 3D para doenças de pulmão humano modelo em estudos biológicos e biomédicos.

Geração de culturas de tecido de pulmão humano de 3D (3D-CTIs) para modelagem de doença

Translation of novel discoveries to human disease is limited by the availability of human tissue-based models of disease. Precision-cut lung slices (PCLS) ...

Este método permite a investigação do tecido humano vivo em sua estrutura 3D natural e composição para a tradução dos principais achados laboratoriais em terapias potenciais. Esta técnica permite especificamente a geração de culturas teciduais a partir de tecido pulmonar cirurgicamente ressectado ou explanado para a visualização de amostras de tecido pulmonar de pacientes falecidos individuais. O tecido pulmonar livre de doenças pode ser usado como culturas teciduais 3D para modelar doenças pulmonares ex vivo permitindo a análise de mecanismos precoces em uma alta resolução espacial.Comece colocando a amostra pulmonar resseccionada em 15 mililitros de meio de cultivo em um prato de cultura estéril de 15 centímetros e bandeja de metal estéril coberta de papel de tecido, e encha uma seringa de 30 mililitros com 42 graus Celsius de baixo ponto de fusão. Remova o obturador de um cateter venoso periférico e conecte o cateter à seringa de 30 mililitros. Identifique um brônquio de 0,5 a 3 milímetros de diâmetro no tecido ventilativo em uma seção intacta do tecido, e insira suavemente a cânula em brônquios o mais longe possível.Use fórceps para comprimir a parede de brônquio ao redor da cânula, idealmente fixando qualquer artéria pulmonar adjacente ao mesmo tempo, para selar os brônquios ao redor da cânula e usar um grampo cirúrgico para ocluir quaisquer outras vias aéreas adicionais, para evitar o vazamento de agarose. Em seguida, use os fórceps para levantar o tecido pulmonar do prato de cultura, e use a seringa para entregar manualmente a agarose através da cânula, não mais rápido que 0,3 mililitros por segundo. Quando o tecido pulmonar estiver completamente preenchido sem inflar demais o tecido, remova imediatamente a cânula e aperte o brônquio.Submergir o tecido em meio de cultura a quatro graus Celsius por 30 minutos para facilitar a solidificação da ágarose, e repetir o procedimento de enchimento de agarose para quaisquer aberturas adicionais de brônquio. Em seguida, armazene as seções de tecido pulmonar recheadas em quatro graus Celsius médio até cortar. Para cortar o pulmão de precisão, identifique as regiões solidamente cheias de agarose dentro do tecido pulmonar, que não entram em colapso quando suavemente pressionadas com pinças contra o fundo do prato de cultura celular.Extite um bloco de 1 a 1,5 centímetro cúbico de região solidamente preenchida com um lado ainda coberto de pleura, e use cola cianoacrilato para anexar o lado plural de cada bloco de tecido ao suporte de vibratome. Corte todo o caminho através do bloco de tecido longo, até que apenas dois a três milômetros de tecido são deixados sem corte. Utilização de fórceps para transferir cada seção de 500 micrômetros para um poço de uma placa de doze poços contendo meio de cultivo, como são obtidos.Quando todo o tecido tiver sido seccionado, transfira as amostras de cada poço em pratos individuais de cultura de dez centímetros e posicione um perfurador de biópsia de quatro milímetros ortogonalmente para a superfície superior da fatia pulmonar cortada com precisão. Em seguida, movendo o perfurador em rotações no sentido horário e anti-horário, obtenha socos teciduais da amostra pulmonar. Colocando cada soco em meio de cultura celular fresca em poços individuais de uma placa de 96 poços à medida que são obtidos.Quando todos os socos teciduais tiverem sido obtidos, coloque a placa na incubadora de cultura celular por até cinco dias. A imunolacção da fibronectina nos núcleos celulares usando a Imunofluorescência em culturas humanas de tecido pulmonar 3D permite a imagem da estrutura alveolar preservada ex vivo. O tratamento dos golpes de corte de precisão humana com um coquetel de citocina profibrotic por 48 horas resulta em alterações semelhantes à fibrose nas culturas de tecido 3D do pulmão humano, incluindo a indução significativa dos componentes da matriz extracelular relevante da fibrose, colágeno Tipo Um e genes de fibronectina.Além disso, os níveis proteicos da vimentina marcador mesenquimal são regulados em três dos quatro pacientes após o tratamento de socos da cultura do tecido pulmonar 3D. Após esse procedimento, outros métodos como a análise de RNA por PCR quantitativo em tempo real, ou análise de proteínas por mancha ocidental, podem ser realizados para avaliar a expressão genética e proteica, respectivamente, dentro do tecido. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisas no campo da pneumologia experimental, para explantar a biologia pulmonar, bem como para realizar estudos toxicológicos e farmacológicos em amostras de tecido humano.Lembre-se que o tecido humano vivo é potencialmente infeccioso e que medidas de precaução, como o uso de equipamentos de proteção individual e armazenamento adequado de tecidos, transporte e manuseio de resíduos, devem ser sempre tomadas durante a realização deste procedimento

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Research

JoVE Journal

Medicine

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O protocolo apresenta um método para derivar organoides pulmonares humanos de tecidos pulmonares primários, expandir os organoides pulmonares e induzir diferenciação proximal para gerar organoides das vias aéreas 3D e 2D que ferem fielmente o epitélio das vias aéreas humanas.

Estabelecendo organoides pulmonares humanos e diferenciação proximal para gerar organoides maduros das vias aéreas

O presente protocolo descreve células pluripotentes pluripotentes induzidas por células-tronco derivadas do tipo 2 (iAT2s). Essas células podem ser cultivadas como esferas de auto-renovação na cultura 3D ou adaptadas à cultura de interface ar-líquido (ALI).

Gerando esferas 3D e culturas de interface ar-líquido 2D de células-tronco pluripotentes induzidas pelo homem

Este protocolo descreve a geração de organoides a partir de células epiteliais alveolares A549 e fibroblastos pulmonares MRC-5 em um andaime de hidrogel de matriz extracelular, seguida pela incorporação em géis de colágeno 3D e exposição a tensão mecânica usando um biorreator de estiramento celular para investigar a mecanobiologia alveolar.

Geração de organoides alveolares 3D embutidos em colágeno A549/MRC-5 usando um Biorreator Mecânico de Estiramento Celular

Este artigo descreve um método striaghforward e eficiente de entubar ratos para medições de função pulmonar ou instilação pulmonar, que permite que os ratos a se recuperar e ser estudado em momentos posteriores. O procedimento envolve uma fonte de luz de fibra óptica de baixo custo que ilumina diretamente a traquéia.

Um método simples de intubação Lung Rato

Aprenda a gerar culturas de tecido pulmonar humano 3D usando agarose de baixo ponto de fusão e fatiamento de precisão. Este método permite modelar doenças pulmonares ex vivo com alta resolução espaciotemporal.

Geração de culturas de tecido de pulmão humano de 3D (3D-CTIs) para modelagem de doença

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