Органоиды стали надежным и универсальным инструментом для моделирования in vitro развития органов и изучения биологии и болезней. При культивировании в культуральной среде, определяемой фактором роста, взрослые стволовые клетки (ASC) из различных органов могут быть расширены в 3-мерном (3D) и самособраны в органоподобные клеточные кластеры, состоящие из нескольких типов клеток, называемых органоидами. Лаборатория Клеверса сообщила о происхождении первого органоида, полученного из САС, органоида кишечника человека, в 2009 году 1,2. После этого были установлены органоиды, полученные из САС, для различных органов и тканей человека, включая простату 3,4, печень 5,6, желудок 7,8,9, поджелудочную железу10, молочную железу11 и легкие 12,13 . Эти органоиды, полученные из ASC, сохраняли критические клеточные, структурные и функциональные свойства нативного органа и поддерживали генетическую и фенотипическую стабильность в культуре долгосрочного расширения14,15.
Органоиды также могут быть получены из плюрипотентных стволовых клеток (PSC), включая эмбриональные стволовые (ES) клетки и индуцированную плюрипотентную стволовую (iPS) клетку16. В то время как органоиды, полученные из PSC, используют механизмы развития органов для своего создания, ИСС могут быть принуждены к образованию органоидов путем восстановления условий, которые имитируют нишу стволовых клеток во время физиологического самообновления тканей или восстановления тканей. Органоиды, полученные из PSC, являются благоприятными моделями для изучения развития и органогенеза, хотя и не могут достичь сопоставимого уровня созревания органоидов, полученных из ASC. Фетально-подобный статус созревания органоидов, полученных из PSC, и сложность создания этих органоидов существенно препятствуют их широкому применению для изучения биологии и патологии в зрелых тканях.
Дыхательные пути человека, от носа до терминальных бронхиол, выстланы эпителием дыхательных путей, также называемым псевдостратифицированным реснитчатым эпителием, который состоит из четырех основных типов клеток, то есть реснитчатых клеток, бокаловидных клеток, базальных клеток и клубных клеток. Мы установили органоид легких человека, полученный из ASC, из легочных тканей человека в сотрудничестве с лабораторией Clevers12,13. Эти леговидные органоиды последовательно расширяются в расширительной среде в течение более года; точная продолжительность варьируется между различными органоидными линиями, полученными от разных доноров. Однако, по сравнению с нативным эпителием дыхательных путей, эти долгосрочные расширяемые органоиды легких недостаточно зрелы, поскольку реснитчатые клетки, основная клеточная популяция в дыхательных путях человека, недостаточно представлены в этих легких органоидах. Таким образом, мы разработали протокол проксимальной дифференцировки и сгенерировали 3D и 2D органоиды дыхательных путей, которые морфологически и функционально фенокопируют эпителий дыхательных путей до почти физиологического уровня.
Здесь мы предоставляем видеопротокол для получения органоидов легких человека из первичных легочных тканей, расширения органоидов легких и индуцирования проксимальной дифференцировки для генерации 3D и 2D органоидов дыхательных путей.