Hava Sıvı Arayüz İnsan Burun Epitel Hücrelerinin ekimi

Summary

Insan gönüllülerin yüzeysel sıyrık biyopsi yoluyla elde edilen nazal epitel hücreleri, doku kültürü ekler üzerine genişletilmiş ve aktarılır. Ortak akışkanlığa eriştikten sonra hücreler, kirpikli olmayan silli hücre kültürleri, sonuçta hava sıvı arayüzü yetiştirilir. Farklılaşmış nazal epitel hücre kültürleri solunum mukozasını eğitim için uygun deneysel modeller sunar.

Abstract

Kullanılarak in vitro modellerde insan primer epitel hücre mikrobik enfeksiyonların veya teneffüs maddeleri bağlamında, solunum epitel önemli işlevleri anlaşılması çok önemlidir. Hastalıklı toplumlardan elde edilen hücrelerin doğrudan karşılaştırmalar bize farklı fenotipleri karakterize ve epitel hücre fonksiyon değişiklikleri arabuluculuk yatan mekanizmaları incelemek için izin verir. İnsan trakeobronşiyal bölgedeki epitel hücreleri kültür iyi belgelenmiş oldu, ama bronş fırçalar biyopsilerin ile bağlantılı insan akciğer dokusu veya invaziv kullanılabilirliği ile sınırlıdır. Burun epitel hücreleri çok daha az invazif yüzeysel sıyrık burun biyopsiler sayesinde elde edilir ve konular hiçbir önemli yan etkileri ile birden çok kez biyopsi alınabilir. Ayrıca, burun, solunum sistemine giriş noktası olduğunu ve bu nedenle bu tür mikrobik ajanlar gibi hava kaynaklı stres her türlü maruz ilk sitelerden biri, Kirleticiler, ya da allerjenler.

Kısaca, insan gönüllülerden elde burun epitelyum hücreleri kaplanmış doku kültür levhaları üzerinde genişletilmiş ve daha sonra, hücre kültürü ekler üzerine aktarılır. Ortak akışkanlığa eriştikten sonra hücreler, daha fazla fizyolojik olarak uygun koşullar oluşturur birkaç hafta, için, hava-sıvı arayüzü (ALI) 'de kültürlenmiştir olmaya devam etmektedir. ALI kültür kalıntıları üreten kirpikli ve mukus hem de hücreler ile insan burun epitelyumuna benzer bir morfolojik ve fonksiyonel özelliklerini sergileyen bir farklı epiteline gelen tanımlı medya kullanır. Farklılaşmış burun epitel hücreleri ile doku kültür ekleri araştırma soruları (farmakolojik maddeler ile tedavi, lentiviral vektörler, gazlara maruz kalma veya mikrobiyal maddeler ile enfeksiyon ile transdüksiyon) bağlı olarak çeşitli yollarla manipüle edilebileceğini ve değişen sayıda farklı noktalar için analiz edilebilir hücresel ve moleküler yolları, fonksiyonel changes, morfoloji, vb

Farklılaştırılmış insan nazal epitel hücrelerinin in vitro modellerinde büyük ölçüde in vivo burun epiteli taklit olduğunu organotipik deneysel modelleri kullanılarak yeni ve önemli araştırma soruları için müfettişler sağlayacaktır.

Introduction

Tekniğin gol

Solunum yollarındaki epitel hücreleri (EC) doğrudan bu patojenlerin, alerjenlerin veya hava kirleticileri olarak inhale çevresel stres, maruz kalınabilecek ilk siteler arasında yer alıyor. EC yapısal bir bariyer daha vardır: Bu çözünür aracıların ^4-6 ve ^7-9 Surfac ligandlar / reseptörlerinin ekspresyonunun serbest bırakılması yoluyla, solunum bağışıklık tepkisini başlatmak ^1-3 ve düzenleyen bir santral olarak hareket ederler. Ölümsüz hücre çizgileri, in vitro olarak solunum ECS incelemek için model olarak kullanılabilir olsa da, in vivo olarak gözlemlenen ile benzer polarize kirpikli ve mukus üreten hücrelerin, oluşan heterojen hücre popülasyonu içine ayırt başarısız. In vivo olarak gözlenen, solunum epitel önemli özelliklerini özetlemek için, primer hava yolu EC kullanılabilir. Bu nedenle hedefimiz, burun ECS (UEM) kullanan bizim yöntemini optimize etmek olduğunu, insan gönüllülerden elde. NECs in vivo görülen burun epitelinin özellikleri birçok farklı temasa geçiniz taklit eden bir hücre kültürü modeli elde edilmiştir, in vitro olarak genişletilmiş ve kültürlenir.

Gerekçe

In vivo durumda taklit eden insan primer EC'ler ile in vitro modellerinin kullanımı – Bu çalışmada tarif edildiği gibi -, hastalık EC'ler belirli farklılıklar, solunum yolu epitel ile bağlantılı fizyolojik parametreleri ya da EC'ler ve diğer hücre tipleri arasındaki etkileşimi incelemek için benzersiz olanaklar sunar , dendritik hücre ¹⁰ gibi, doğal katil hücreler, ¹¹ ya da makrofajlar. Çeşitli yöntemler mevcut Bronkoskopi esnasında fırça biyopsi yoluyla elde edilen invazif veya aksi takdirde iptal akciğer dokusundan ^12-17 den edilebilir bronş ECS, kullanmaktadır. Buna ek olarak, tam olarak farklılaşmış insan solunum yolu epitel hücre kültürleri elde etmek için ticari kaynaklar MatTek, Ashland, MA, Clonetics'ten dan (EpiAirway modeli vararaştırmacılar farklı vericilerden seçebilirsiniz Lonza'dan, Basel, İsviçre, Epithelix Sars gelen MucilAir, Cenevre İsviçre), dan. Bununla birlikte, sınırlı bir ticari olarak temin edilebilir epitel hücreleri veya parametrelerin öngörülmüş sınırlı havuzunun, ticari olarak primer insan solunum yolu ECS elde etmekle bağlantılı maliyet ve atılır akciğer dokusu ya da yeni elde edilen insan bronşiyal, biyopsi yapılan doku için sınırlı erişim, birçok araştırmacı yasaklamak tamamen farklılaşmış insan hava yolu EC'lere çalışmalar yapmasına. Bu nedenle, 1), non-invaziv elde edilen insan NECs kullanmak 2) farklılaştırılmış insan epitel kültürleri veren bir protokol sağlar, ve 3) varolan doku kültürü altyapısı ile en laboratuvar ortamlarında tekrarlanabilir olacak bir teknik geliştirmek için yola çıktı.

Mevcut Teknikleri / Modeller üzerinde Avantajları

Taze NECs elde edilmesi, bronşiyal veya küçük solunum yolu EC ile karşılaştırıldığında, çok daha az invaziv bir bireydirs hiçbir önemli yan etkileri ile birden çok kez biyopsi alınabilir ve yüzeysel sıyrık burun biyopsi aksi araştırma ile ilgili bronkoskopilerin hak olmaz hastalıklı toplumlarda yapılabilir. NECs elde noninvaziv yüzeysel sıyrık biyopsileri araştırmacı başarılı olmak için araştırma amacına uygun vb yaş, cinsiyet, hastalık durumu da dahil olmak üzere, donör spesifikasyonuna a priori olarak ayarlamanızı sağlar. Araştırma çalışmaları tasarlarken Böylece, araştırmacılar, ticari satıcıları, ya da tasarım invaziv bronkoskopi çalışmalardan pahalı farklılaşmış hücre kültürü modelleri satın almak, klinik olarak mevcut dokuların / epitel örnek ile sınırlı değildir. Buna ek olarak, NECs elde etmek için kolaylıkla gözlenen bulgular istatistiksel doğrulama artırır, farklı vericilerden temin edilmiş hücrelerde deneyler yeteneğini arttırır. Son olarak, burun hava kaynaklı stres herhangi bir maruz ilk sitelerinden biridir. Bu nedenle, in organotipik üretilmesiBurun epitel taklit eden in vitro kültür sistemleri kolayca bu hücre kültür sistemi kullanılarak elde edilebilir viral parçacıklar, kirleticiler, alerjen veya gazlardan oluşan teneffüs çalışmaları için yararlıdır.

Protocol

1.. Plastik Ware hazırlayın: Coat Plakalı , 12 oyuklu plakanın her oyuğuna 500 ul PureCol (1:100, steril su ile seyreltilmiş) ilave edin. 30 dakika için bir kuluçka makinesi içinde 37 ° C'de inkübe edilir, PureCol çıkarın ve hücreleri plakaya ilave önce HBSS sağ ile yıkayın (aşağıdaki adım 3.1). 2. Alınması ve İnsan temasa geçiniz ön-muamelesi Biyopsi Burun kazıma biyopsi Spekulum ile bir işletim otoskop üzerin…

Representative Results

NECs burada açıklanan protokol in vivo durumu (Şekil 1) temsil eden ve silli olmayan silli hücrelerin oluşan EC'ler bir heterojen tabaka halinde yeniden ayırt aşağıdaki kültürlenmiştir. Farklılaşmış temasa geçiniz bazıları (AB / PAS, Şekil 1B kullanarak mavi boyama hücreleri) üreten mukus vardır. Burada sunulan protokol optimize edilmiş olsa da, farklılaşma genel hücre popülasyonlarında (: mukus üreten hücreleri: silli hücrelerin değişik <e…

Discussion

Solunum EC eksojen uyaranlara ²⁰ insan vücudu korumak değil, aynı zamanda çözünür arabulucular veya doğrudan reseptör-ligand hücre-hücre etkileşimleri sekresyon yoluyla başlatmak ve solunum bağışıklık savunma yanıtları ^1-3 düzenleyen bir santral gibi hareket etmek fiziksel bir bariyer sadece sağlamak. Ayrıca, immün yanıt olarak EC'ler rolünü incelemek için hasta popülasyonlarında EC'ler arasındaki potansiyel farklılıkları incelemek için ya da EC'ler ek…

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue number	Comments (optional)
Nasal speculum	Welch Allyn	Model 22009	9 mm, reusable polyproylene
Operating otoscope	Welch Allyn	Model 21700
Rhino probe cell cuvette	Arlington Scientific	SY-96-092	bend the head of the cuvette a little more
12-well culture plates	Corning	3512
Transwell membrane cell culture inserts	Corning	3460
Tissue culture flask	Corning	430639 and 430641	T25 and T75 vented flask
RPMI 1640 media (with L-Glutamine)	Gibco	11875
Bronchial/Tracheal Epithelial Cell Growth Medium	Cell applications	511-500
BEGM Bronchial Epithelial Cell Growth Medium	Lonza	CC-3170	This comes as a kit of one bottle of medium and vials with supplements.
Sodium Bicarbonate 7.5% solution	Gibco	25080	Use as it is.
NuSerum	BD Biosciences	355104	Use as it is.
BAMBANKER freezing media	BAMBANKER	302-14681	Use as it is.
CoolCell	Biocision	HTBCS-136	(CryoPrep alcohol-free cell freezing container)
PureCol	AdvancedBioMatrix	5005-B	dilute 1:100 with sterile water (should be roughly 0.03 mg/ml)use 500 μl/well of a 12-well plate
HBSS with Ca2 and Mg2+	Gibco	14025
DNAse 1	Sigma	DN25	Dissolve at 1.5 mg/ml, which is a 100x solution, add 10 μl to each ml of media
Trypsin, 0.25%, 1x, with phenol red	Gibco	25200-056	Use at it is
Soy Bean Trypsin Inhibitor (SBTI)	Sigma	T6522	Use dissolved in HBSS at a concentration of 1 mg/ml
Retinoic acid	Sigma	R7632	Make it up 100 μM stock solution (see below), dilute to 10 μM with absolute alcohol, take 5 μl of this and add it to 1 ml BEGM media (our working solution). All-trans Retinol has a coefficient of extinction of 52,480 in ethanol at 325 nm. Dissolve 25 mg in 50 ml absolute ethanol. Serial dilutions need to be made, dilute 50 ml of stock in 450 ml absolute ethanol, take 50 ml of this, dilute in 450 ml absolute ethanol, take 50 ml of this, dilute in 450 ml absolute ethanol, and again take 50 ml of this, dilute in 450 ml absolute Ethanol, take 100 ml of this and dilute in 900 ml absolute ethanol and read in the spectrophotometer at 325 nm, this number is then multiplied by its’ dilution factor, then divided by the extinction coefficient of 52,480, this will give a number in mM. Make a 100 mM stock (store at -20 °C) and from this stock a 10 mM aliquot is made, the daily retinoic acid needed would be 5 ml of this 10 mM aliquot in 995 ml ALI media. Example: 325nm reading is 1.15. 1.15 x 10,000 (dilution factor) / 52,480 = 0.219 = 219 mM, make a 100 mM stock from this, in absolute ethanol.
DMEM high glucose (1x), liquid, with L-glutamine and sodium pyruvate	Gibco	11995
Bovine Pituitary Extract	Gibco	13028-014	Used for BEGM ALI media.
Nystatin	Sigma	N4014-50 mg	Make up a solution of 3.3 mg/ml.
Bovine Serum Albumin	Fisher Scientific	BP1600-100	Make up a solution of 10 mg/ml solution in milliQ water.
PneumaCult-ALI media	StemCell	5001	This comes as a kit of one bottle of medium and vials with supplements. For details see below.
Hydrocortisone	StemCell	7904	Dissolve 2.4 mg hydrocortisone in 1 ml ddH2O (used to make the 200x Hydrocortisone stock solution)
Heparin Sodium Salt in PBS (2 mg/ml)	StemCell	7980	Use at it is.
Filter flasks (500 ml)	Corning	431097	0.22 μm pore size
Filter tubes (50 ml)	Millipore	SCGP00525	Steriflip, 0.22 μm pore size
Pipette tips – ART Barrier Tips	Molecular Bioproducts	2139RI, 2069RI, 2179RI
Conical tubes, sterile, 15 ml and 50 ml
ddH2O, absolute ethanol, ice
CO2 incubator
refrigerated centrifuge
biological safety cabinet
pipettes (p2, p200, p1000), 9 in glass pipettes
gloves
lab coat with tight cuffs
			Media and solutions used: Recipe Used for General remark: always warm the media to room temperature BEGM media 500 ml BEGM Cell Application media with one aliquot of retinoic acid (mix them half-half and filter ) 500 ml BEGM Lonza media with one aliquot of single quot supplements digestion of the biopsy BEGM+ media 50 ml BEGM media maintaining cells on plastic in the plates (passage0) 10 μl retinoic acid (working solution) seeding cells in the flask (passage1; partially) maintain the cells in the flask BEGM++ media 50 ml Lonza’s BEGM media with supplements seeding fresh cells in 12-well plate on plastic 1 ml Sodium BiCarb maintaining cells in the plates on plastic (passage0; only partially) 2.5 ml NuSerum seeding cells in the flask (passage1; partially) BEGM ALI media 250 ml DMEM-H Maintaining cells on the transwell before they go ALI 250 ml BEGM including supplements 2 ml Bovine Pituitary Extract (12.5 mg/ml solution) 1 ml Nystatin (3.3 mg/ml solution) 75 μl BSA (10 mg/ml solution) 200X Hydrocortisone Stock Solution (96 μl/ml solution) 200 μl dissolved hydrocortisone As a supplement to the PneumaCult-ALI Complete Base Medium for the last day in the flask and when cells are on inserts 4250 μl dissolved sodium chloride 540 μl ddH2O 10 μl absolute ethanol Filter solution through 0.22 μm filter, aliquot solution and store at -20 °C, avoid additional freeze/thaw cycles PneumaCult-ALI Complete Base Media 450 ml PneumaCult-ALI Basal Medium Base medium for all three PneumaCult-ALI media 50 ml PneumaCult 10x Supplement The PneumaCult media is light sensitive, thus always keep it in the dark (this is stable for 2 weeks at 2-8 °C or for up to 6 months at -20 °C) PneumaCult-ALI Maintenance Medium Per 1 ml of PneumaCult-ALI Complete Base Medium add: ALI culture on inserts 10 μl PneumaCult 100x Maintenance Supplement 2 μl Heparin (of a 2 mg/ml stock solution) 5 μl Hydrocortisone (of a 96 μl/ml stock solution)