Человеческого PCLS техника хорошо известна в нашей лаборатории. В настоящем докладе дается описание этой техники и его использования для проверки токсичности веществ в легких тканей ex vivo. В общем любой лаборатории, используя эту технику следует стремиться создать assay связанные определения количественных квот, оценки изменчивости и контроль качества, гарантирующих обоснованность эксперимента. Возможные стандартные процедуры могут быть, например, чтобы повторить каждой конечной точки, например, цитотоксичность assay, как минимум три биологических доноров (отдельные прогоны) с как минимум два-три технических реплицирует за образец, включая положительные и негативных упоминаний. Персонал лаборатории должны пройти подготовку для повышения согласованности пробирного и свести к минимуму анализа изменчивости.
Конечные точки, часто используется для оценки иммуномодулирующих эффектов веществ на ткани легких включают цитотоксичность измерения с использованием различных анализов (например, ЛДГ пробирного, пробирного WST-1, микроскопические пятнать пробирного), релиз цитокинов assays, а также как изменения в профиле выражение и характеристика изменений в клеточных популяций, immunohistopathological методы6. Кроме того, существуют методы, описывающие визуализации ячеек, например легочной дендритные клетки, в мышиных PCLS28 , который также может быть передан человеческого PCLS и таким образом может обеспечить более подробное понимание клеточного состава до и После лечения с предполагаемым цитотоксических веществ.
Это основной протокол и технику для подготовки разделов ткани легкое человека сопоставима с методами, которые были хорошо описана в публикации29. Короче говоря орган материал получается из пациентов, страдающих от жить угрожая хронических заболеваний, таких как рак легких, которые должны пройти операцию резекции или трансплантации. Исследования должны быть одобрены Комитетом местных этики. Обоснованное письменное согласие пациентов не требуется. Настройка рабочего процесса между клиники и лаборатории является критическим вопросом и требует общения и определения интерфейсов и инфраструктуры между обоих сайтов. Легкое человека материал должен быть обработан непосредственно после резекции для сохранения жизнеспособности тканей. Стоит отметить, что метод, описанный здесь для человека PCLS может применяться для молодых и старых легкие и здоровые и больные легкие. Например, в США, можно получить от доноров здорового органа, который умер в результате несчастных случаев или были отклонены которого органы для трансплантации легких.
Первым важным шагом в протоколе является инфляция airways и окружающие паренхимы раствором агарозы. Этот шаг необходим для закрепления очень мягких тканей для последующей нарезки процедуры. Качество материала легкое человека, основанный на фоне болезни, имеет решающее значение здесь. Можно заполнить только лопастями с нетронутыми плевры. Терминальная стадия опухоли вблизи бронха иногда предотвратить процесс наполнения. Прежде чем надувать человеческого материала, температура раствора агарозы должен быть тщательно проверены. Слишком много крови (или других жидкостей, экссудата) внутри человека легочной ткани приведет к нежелательным разрежения агарозы и будет влиять на процесс полимеризации. После инфляции легочной ткани и гелеобразующего агарозы на льду легкие нарезать секции толщиной 200-300 микрон. Последовательность ткани является очень важным вопросом. Если ткань является слишком мягким, нарезки из равных частей трудно. Даже если же микротом параметры задаются для каждого донора, Толщина ломтика между донорами могут различаться, из-за индивидуальных условий и изменения во время накачивания процесс для каждого легкого. Неоднородное наполнения тканей приведет к толщины различных фрагментов. Вместо измерения и стандартизации Толщина ломтика, измерение содержания общего белка может использоваться косвенно контролировать толщины срез легких. Несколько терминальная стадия заболевания препятствуют процесс нарезки; например, крови, которую судов крайне утолщена в легочной гипертензии и фиброзных тканей может быть настолько жесткой, что нарезка ткани цилиндров вряд ли возможно и ножа микротома необходимо заменить очень часто.
После подготовки человека PCLS и интенсивной стирки шаги, которые необходимы для удаления мусора клеток и выпустили энзимов, ткани, разделы могут быть использованы для экспериментов29. Человеческого PCLS культивировали в условиях нормальной клеточной культуры и воздействию, например, химических веществ, наркотиков или липополисахаридов. Случайные загрязнения PCLS из-за инфекции (неизвестных) является Специальный выпуск в культуре человеческих легких материалов. Должно быть отброшено культур тканей, показаны инфекций и оборудование должны быть тщательно дезинфицируются. С другой стороны пространственное разделение между Лаборатория места, используемые для приготовления, с одной стороны и культивирование может помочь избежать кросс инфекции. Что касается оборудования микротома могут привести к утечке и шестнадцатеричный незатянутых винтов может привести к повреждения двигателя и остановки движения лезвия. Не каждая часть среза изготовлена из нержавеющей стали, и поэтому он будет окисляются если не высушить немедленно изменить очистки. Для преодоления проблем оборудования, это может быть необходимо иметь по крайней мере одно устройство резервного копирования.
В предыдущих публикациях агарозы сообщать быть вымываются и удалены во время интенсивной стирки шаги после подготовки. В самом деле это не возможно, не могут быть удалены агарозы. Для полного удаления агарозы он должен быть повторно расплавленный при высоких температурах, которые бы уничтожить ткани. Агарозы в альвеолы и airways не вмешиваться с описанных конечных точек. Другие конечные точки может быть под влиянием присутствия агарозы (см. также ограничения). Необходимость в подготовке разделов очень свежие ткани должен подчеркнуть, как жизнеспособность тканей является критическим вопросом в культуре. Бронхоспазма не является допустимым параметром для жизнеспособности. Мы рекомендуем использовать по крайней мере два или три независимых цитотоксичность анализов для проверки жизнеспособности окружающей паренхимы; Это должно проверяться каждый эксперимент30. Контроль качества в цитотоксичности анализов служат в качестве индикаторов недостаточно ткани жизнеспособности. Поэтому рекомендуется оценить реакцию ткани, например, для эффективной токсичное вещество как моющее средство в всех анализов цитотоксичности. Основываясь на доза реакция кривых, минимальные и максимальные значения поглощения должны быть определены для анализов цитотоксичности и встретились для последующих экспериментов. Дальнейшие модификации протокола главным образом зависит от применяемых химических веществ и конечные точки интереса. Применимость нерастворимых или высокой реакционной способностью химических веществ является ограниченной. Самая высокая концентрация растворителей для ДМСО ограничивается 1%. Более высокие концентрации могут быть использованы, но может привести к выраженной выпуска провоспалительных цитокинов, таких как ИЛ-8. С другой стороны используемые стимул может быть относительно слабой. В этом случае количество ткани может быть увеличено с двух до 4 ломтика в колодец. Этот подход ограничивает жизнеспособность до 24 ч.
Одним из основных ограничений человека PCLS является, что в Германии они могут только быть подготовлены от больного человека легкого материала. Пациенты проходят операции обычно старше 50 лет и 80% больных, страдающих от рака легких, или использоваться для курильщиков. Лечение пациентов, например, глюкокортикоидов, может также повлиять на исход экспериментов с использованием тканей человека. Таким образом, важно, чтобы: i) положительные отзывы, проверки жизнеспособности, функциональность и чувствительность отдельных тканей для проверки каждого эксперимента и ii) кросс проверить результаты, используя здоровым, не больной, среднего возраста легочной ткани от лабораторных животных (нечеловеческих приматов как cynomolgus и, если возможно, мышь, крысы, морских свинок). Чем лучше оценка патологии пораженной ткани, тем лучше экспериментальных результатов. Сильно пораженные ткани вряд ли могут быть использованы, и очень часто показывает ограниченный жизнеспособности, уровни цитокина неадекватно низкой или очень высокой, бактериальной или грибковой инфекции и меньше бронхоспазма. Доноров и доноров вариации выше по сравнению с результатами, полученными от лабораторных животных, отражающие Индивидуальная изменчивость людей. Это, однако, не является ограничением в целом; Как упоминалось выше, в других странах (например, США), это можно получить Здоровые легкие от умерших доноров отклонил для трансплантации. Реакции ткани была хорошо описана для первого до 48 h в экспериментах острого воздействия. Жизнеспособность и функциональность ткани уменьшается после многих дней культуры или после хранения при температуре-80 ° C. Это позволяет культуры человека легочной ткани для до около 14 дней. Жизнеспособность продолжается в течение этого времени; Однако наблюдается увеличение изменчивости, а также к потере функциональности несколько клеточных популяций, такие как макрофаги, в ткани, что приводит к ограниченной cytokine выпуске в ответ на митогены. Еще одно ограничение для некоторых конечных точек является наличие агарозы в ткани, препятствуя, например, изоляцию высокого качества и достаточного количества РНК31 или подготовка одного клеточной суспензии для последующих проточной цитометрии и фенотипирование клеток. Таким образом ограничена возможность получить механистический понимание ответы одноклеточных и функциональность.
Модели organotypic ткани, такие как человеческого PCLS, считаются иметь большое влияние на основные и доклинических исследований. Легкое человека материал имеет биологические состав, который точно отражает обычный орган архитектуры. Он содержит, например, жилой альвеол и бронхиальной эпителиальных клеток, гладких мышечных клеток, фибробластов, эндотелиальные клетки, нервных волокон и макрофагов. Ткань является жизнеспособным и клетки реагируют на несколько раздражителей. Нервные волокна, хотя вырезать, может быть локально активирован, ведущих к терминал рефлекторные реакции14. Следовательно эта модель ex vivo предлагает возможность учиться сотовой innate иммунных реакций, обороны ответы, цитокин сигнализации и индукции клетки поверхностных маркеров. Некоторые улучшения в технике, культивирования и проверки конечных точек позволяют использовать человека PCLS в поступательного науки. Примеры будущих подходов: i) проверка новых целей в человека легочной ткани, ii) оценки иммунного ответа после воздействия, например, химических веществ, наркотиков, наночастицы, и т.д., iii) добавок легочной ткани с иммунных клеток, такие как Т-лимфоциты, iv) идентификация и изменения молекулярной структуры, например, после воздействия дыхательной сенсибилизаторов, вещества, вызывающие заболевания или активных соединений, ингибирующих путей; Кроме того, v) дыхательных путей реконструкции и vi) нейронов правила32. Области науки заинтересована в этих нынешних и будущих подходах с PCLS. Кроме того существует целый ряд различных событий, которые помогут улучшить технику PCLS, например, крио сохранение20и33 имитировать естественное движение ткани во время дыхания или механического растяжения тканей вентиляции.
Основным преимуществом человеческого PCLS, по сравнению с другими 3D модели является наличие иммунных клеток и нервных волокон. Может также быть эксперименты в мышь и крыса, нечеловеческих приматов, которые являются видов животных, которые по-прежнему чаще всего используются в фармакологии и токсикологии. Сложность человеческого легочной ткани поддерживает перевод результатов от животного к человеку и в пробирке в естественных условиях. В контексте существующих альтернативных анализов для выявления дыхательных сенсибилизаторов человеческие PCLS являются очень сложными и не позволяют взглянуть на одну ячейку ответы. Тем не менее микроскопии и потока цитометрии может дать информацию о клеточных реакций, если право сотовой маркер используется в комбинации, например, апоптоз, некроз или внутриклеточных маркеров. Есть опубликованных анализов, которые были проверены и сообщениям, были использованы для определения дыхательных сенсибилизаторов. Однако прогресс в использовании PCLS со всеми их преимуществами над одной-клеток вносит ценный вклад в том смысле, что этот метод может использоваться для высокопроизводительного скрининга, как описано в Watson et al. 34 они разработали высокопроизводительного скрининга пробирного предсказать сократимость токсичности в мышиных крио сохранить PCLS. С их миниатюрных 96-луночных PCLS формате они обнаружены аналогичные надписи в мышиных промывание жидкости, делая возможным пробирного высок объём PCLS.