Göz yaşı bezi (LG), gözyaşı filminin sulu tabakasının üretimi için gereklidir; bu tabaka, göz yüzeyininhomeostazını korumak için çok önemlidir 1. LG'nin işlev bozukluğu, yaralanma veya iltihap nedeniyle oluşur ve sulu yetersiz kuru göz hastalığına (ADDE) yol açar. Bu durum, ciddi göz yüzeyi iltihabı, kronik kornea hastalığı ve ağır durumlarda kalıcı görme kaybına yolaçabilir 2. ADDE için mevcut tedaviler, temel bez disfonksiyonunu ele almadan semptomları yönetir; bu da uzun vadeli etkilerinisınırlar. LG disfonksiyonu için hedefli tedavilerin geliştirilmesi, LG patofizyolojisinin anlaşılmasını kısıtlayan ve etkili tedavilerin geliştirilmesini engelleyen uzun vadeli, basit in vitro modellerin eksikliği gibi çeşitli zorluklar da içermektedir. Hücre nakli LG yenilenmesini teşvik etme potansiyeli gösterse de, in vitro hücrelerin sınırlı genişleme kapasitesi ve mevcut kültür sistemlerinin karmaşıklığı klinik uygulama için önemli engelleroluşturmaktadır 1,3. Bu nedenle, yetişkin fare LG'leri için basit ve uzun vadeli bir kültür sistemi oluşturmak, LG fizyolojisi ve patolojisinin anlaşılmasını ilerletmek ve LG hasarının onarımı ve yenilenmesi için güvenilir bir LG kök/progenitör hücre kaynağı sağlamak için gereklidir.
LG için mevcut in vitro kültür sistemleri önemli ilerlemeler kaydetmiş, ancak hâlâ belirgin sınırlamalarla karşı karşıya. Bu yöntemlerin çoğu, partiden partiye değişkenlik, tanımlanamayan bileşenler ve fibroblast veya mezenkimal hücre kontaminasyonuriski 4,5,6,7,8 gibi serum takviyeli ortamlara dayanır. Ayrıca, serum bazlı sistemler LG hastalıklarının patojenik mekanizmalarını incelemek için uygun değildir ve potansiyel bağışıklık reddetme riskleri nedeniyle hücre nakli tedavilerinde zorluklar oluşturur9. Bu sınırlamalara yanıt olarak, hem farelerden hem de insanlardan LG epitel hücrelerinin (LGEC) kültürlenmesi için birkaç serumsuz yöntem geliştirilmiştir. Örneğin, Ueda ve ark. yeni doğmuş farelerden LGEC'leri serumsuz bir yöntemlekültüre etmeyi başarıyla 10 kullanmıştır. Ancak bu yöntem, hücrelerin alt kültürlerden geçirilememesi ve yeterli LGEC elde etmek için çok sayıda yenidoğan bezine ihtiyaç duyulması nedeniyle sınırlıydı. Benzer şekilde, Kobayashi ve arkadaşları kolera toksini içeren serumsuz bir kültür sistemi geliştirmiş, ancak11. geçişte hücresel morfolojiyi korumakta zorluklarla karşılaşmışlardır. Son gelişmeler arasında Zhang ve ark.'ın fare LG kök hücreleri için 3D kültür sistemi geliştirmesi ve Bannier-Hélaouët ve ark.'ın hem fareler hem de insanlar için LG organoid kültürsistemi 12,13,14,15 yer almaktadır. Ancak bu sistemler, çok sayıda küçük molekül, büyüme faktörü ve katkı maddeleri içeren karmaşık ortam formülasyonlarına dayanır; bu da kültür sürecini karmaşıklaştırır ve ölçeklenebilirliği sınırlar. Bu zorluklar, LGEC'lerin verimli yayılmasını kolaylaştırabilecek ve aynı zamanda proliferatif ve kök/progenitör özelliklerini koruyabilecek, basitleştirilmiş ve etkili serumsuz bir kültür sistemi gerekliliğini vurgulamaktadır; böylece daha ileri terapötik uygulamalar ve araştırmalar için bu özellikler korunur.
Son yıllarda, küçük molekül aracılı kimyasal yeniden programlamanın hızlı gelişimi, in vitro16 birincil yetişkin hücrelerin korunması ve genişletilmesi için yeni stratejiler ortaya koymuştur. Hücre içi sinyal yollarını, hücre-matris etkileşimlerini ve hücre yapışmasını düzenleyerek küçük moleküller hücre çoğalmasını ve plastisitesini önemli ölçüde artırır, böylece hücre genişleme verimliliği ve kader kontrolünü artırır17. Kontrol edilebilir üretimleri, düşük immünojenliği ve genomik olmayan entegrasyonları nedeniyle, küçük moleküller in vitro yetişkin epitel hücrelerinin genişlemesi için sistemler inşa etmek içinidealdir. Farklı küçük moleküllerin kombinasyonlarının, deri, kornea ve konjonktival epitel kök hücreleri dahil olmak üzere çeşitli birincil hücre tiplerinin in vitro genişlemesini etkili şekilde sürdürdüğügösterilmiştir 18,19,20. Bu nedenle, LGEC'leri genişletmek için küçük molekül tabanlı bir strateji geliştirmek, hem araştırma hem de tedavi ortamlarında gelecekteki uygulamalar için potansiyel göstermektedir.
Bu protokolde, LGEC'lerin genişlemesini desteklemek için iki küçük molekül olan Y27632 ve SB431542 (2C) kullanılarak basit ve verimli serumsuz bir kültür sistemi geliştirildi. Bu iki molekülün avantajlarının birleştirilmesiyle hem 2B hem de 3B kültürler için serumsuz bir sistem oluşturuldu. 2C ile kültürlenen LGEC'ler, en az 10 in vitro geçişten sonra tipik epitel hücre morfolojisini koruyarak yüksek proliferatif kapasite ve kök/progenitör hücre özellikleri sergilemiştir. 3D kültürde, LGEC'ler sadece kök/progenitor hücre özelliklerini korumakla kalmadı, aynı zamanda 2C çıkarıldıktan sonra sekretör yapılara daha da farklılaşma yeteneği göstererek sekretör fonksiyonlu mikroglandular yapılar oluşturdu. Bu serumsuz sistem, LG fizyolojisi ve patolojisinin in vitro modelleri için uygundur ve aynı zamanda LG doku mühendisliği ve rejeneratif uygulamalar için önemli bir hücre kaynağı sağlar. Ancak mevcut protokol sadece 3D kültürün ön bir incelemesini sunmaktadır. Uzun vadeli 3B kültür, bu aşamada bu araştırmanın kapsamının dışında. Bu yöntemin özellikle yetişkin fare LGEC'leri için tasarlandığını ve daha fazla optimizasyon olmadan diğer türlere uygulanmayabileceğini belirtmek önemlidir.