3 차원 조직 공학 인간의 식도 점막 모델의 제조, 특성 및 사용 가능성
Summary
이 원고는 생산, 특성화 및 일반 차 인간의 식도 섬유 아세포와 드 cellularized 돼지 비계 내에서 시드 편평 상피 세포로부터 제조 된 조직 설계 3D 식도 구조의 사용 가능성에 대해 설명합니다. 결과 정상적인 인간 식도 유사한 성숙한 상피 성층의 형성을 입증한다.
Abstract
식도 선암과 그 전구체, 바렛 화생 모두의 발생 빈도는 서구 세계에 급속하게 증가하고있다. 또한 식도 선암은 일반적으로 최근 몇 년 동안 생존율에 약간의 개선 불량한 예후를 가진다. 이러한 연구하기 어려운 조건이며, 식도 점막의 질환을 연구에 적합한 실험 플랫폼의 부족이었다.
인간 식도 점막의 모델은 종래의 2 차원 세포 배양 시스템과 달리, 생체 내에 존재하는 세포 – 세포 및 세포 – 기질 상호 작용을 정확하게 되풀이하고 정상인과 동일한 성숙 성층 상피를 생산 맥닐 실험실에서 개발 된 식도. 간략하게, 모델은 돼지 유래의 무 세포 골격 식도 내에 성장 비 형질 전환 인간 식도 차 정상 섬유 아세포 및 상피 세포를 이용한다. 이 모델의 면역 조직 화학적 특성CK4, CK14, 사료된다 의해 involucrin 염색은 정상적인 인간의 식도 점막의 조직 학적 적절한 재현부을 보여줍니다.
이 모델은 인간의 식도 점막의 강력한 생물학적 관련 실험 모델을 제공합니다. 그것은 쉽게되는 약물의 유효성과 같은 알코올, 독소, 고온 또는 위식 refluxate 성분으로서 환경 인자에 대한 노출의 영향을 포함한 연구 문제의 수를 조사하기 위해 조작 될 수있다. 모델도 가능 기존의 2 차원 세포 배양, 특히와 달성하지 확장 문화 기간을 촉진, 최대 20 일 동안 관심의 에이전트에 성숙한 상피의 반복 노출의 영향에 대한 연구. 또한, 이러한 식도 종양인지 바렛 화생로부터 유도 된 것과 같은 세포주의 다양한, 종양 침윤 및 약물 responsivene 같은 과정을 조사하기 위해 모델에 통합 될 수있다더 생물학적으로 관련 환경에서 SS.
Introduction
식도 점막은 결합 조직, 점막 고유 층 위의 층상 편평 상피 세포를 포함하고, 섭취 한 환경 스트레스가 발생하는 최초의 사이트 중 하나입니다. duodenogastro – 식도 역류 식도 선암종으로 진행 위험의 증가와 연관되어 바레트 화생의 발병 기전에 중요한 요소 인 반면,식이 성 독소 노출이 식도 편평 세포 암종의 발달에 관여한다. 식도 암은 영국 남성과 식도 선암에서 8 번째 가장 일반적인 악성 종양이 빠르게 서방 세계 1 증가하고 있습니다. 또한, 약 15 %의 5 년 생존율과 질환 예후 작은 개선이 있었다. 결과적으로이 develo의 식도 상피의 환경 스트레스에 대한 노출의 영향과 잠재적 관련을 조사하는 실험 플랫폼에 대한 필요성이 존재상피화 생 또는 신 생물의 pment.
불멸화 또는 종양 세포주가 시험 관내 연구는 이러한 스트레스에 대한 상피 세포의 반응을 연구 할 수 있지만, 이들은 증식 남아 식도 점막의 최상층에있는 성숙한 상피 세포로 분화하는 데 실패한다. 또한, 이미 종양을받은 세포 라인은 환경 요인 상피 내에 정상 세포의 초기 반응에 관한 제한된 정보를 제공 할 수있다; 이는 치료 적 개입 가능성이 가장 높을 수도 단계이다. 마지막으로, 통상의 세포 배양 시스템은 상피 및 간엽 세포와 생체 내에서의 조직 내에서 발생하는 이들 세포와 주변 매트릭스 사이의 중요한 상호 작용을 잠재적으로 캡처하지 못한다.
동물 모델은 식도 epitheli의 반응을 연구보다 현실적인 미세 환경을 제공 할UM 및 위식도 역류 질환 (2)의 인공 유도를 포함 할 수있다. 그러나이 모델에서 환경 스트레스를 조작하는 것이 더 어려울 수 있습니다 그들은 완전히 인간의 식도 내에서 응답을 대표하지 않을 수 있습니다.
다른 실험 인간 식도 모델은 콜라겐에 일차 세포, 불멸화 세포 또는 종양 세포주를 이용하는이 개발, 또는 콜라겐 / 마트 리겔, 골격 함유 섬유 아세포 3,4- 결합되었다. 그것은이 원고에 기재된 무 세포 식도 지지체보다 이들 골격을 생성 덜 노동 집약적이며, 이들의 Organotypic 모델은 특히 콜라겐 겔에 종양 세포 침투를 용이하게 할 수있다 종양 침윤 5,6의 연구에 유용한 도구를 제공한다 관찰했다. 그러나 이러한 콜라겐 겔 비원 기계적 특성을 가지고 특정 기저막 및 appropriat 포함한 원래 조직의 특정 기능을 결여전자 표면 지형. 콜라겐 겔 지지체 (7)를 사용할 때, 예를 들면, 상피와 지지체 간의 열악한 부착을 초래 셀들의 동작에 영향을 미칠 수있다. 결과적으로 무 세포 돼지 식도 비계 더 생물학적으로 실제와 비계 실험 플랫폼으로서 사용하기에 따라서 더 적절하다는 장점과 함께 개발되었다. 그것은 또한 이들 세포는 다층 상피를 형성하기 때문에, 이러한 헷-1A와 같은 불멸화 식도 상피 세포주보다 식도 제물로 일차 전지를 포함하지만, 계층화 또는 4,7,8 차별화 실패 좋다고 보여왔다 .
따라서,이 프로토콜은 이미 조직 설계 피부와 구강 점막 9,10를 만들기위한 맥닐 실험실에서 사용하는 방법에서 적응 및 기본 인간의 식도 상피 세포와 섬유 아세포와 함께 드 cellularized 돼지 식도 발판을 통합하고있다. 티CK4, CK14, 사료된다 의해 염색 involucrin 있듯이 S 프로토콜은 정상적인 인간 식도 유사한 성숙 성층 상피 세포를 생성한다. 결과 모델은 환경 스트레스에 대한 반응을 연구하는 실험 플랫폼을 제공하고, 구성 요소 (11)에 응답 refluxate 식도 상피 세포에서의 유전자 발현의 변화를 조사하기 위해 효과적으로 사용되어왔다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 원고는 식도 상피시의 환경 스트레스에 대한 노출의 영향을 연구하는 실험 플랫폼으로 사용하기에 적합한, 생물학적으로 중요한 인간 식도 점막 모델의 제조 및 특성을 설명한다.
인간 식도 점막 모델의 성공적인 제조를위한 가장 중요한 단계는 다음과 상피 세포의 대부분이 남아 증식 이미 지지체에이를 파종하기 전에 구별하기 시작되지 않았 음을 보장; 합성을 위해 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 식도 조직 샘플 및 우리의 작업의지지를 획득 그들의 도움 씨 로저 애크로이드 씨 앤드류 와이 먼 씨 크리스 스토 다드, 셰필드 교육 병원 NHS 재단 트러스트에서 컨설턴트 외과 의사에 감사하고 있습니다. 우리는 모델로 종양 세포 라인을 통합 그의 도움을 Ashraful Haque 씨 감사합니다. 우리는 감사 Bardhan 연구 및 교육 신탁 (브렛)와 요크셔 암 연구 (YCR)에서 보조금이 연구에 대한 재정 지원을 인정합니다.
Materials
| Trypsin | BD Biosciences | 215240 | Prepare 0.1% w/v solution in PBS and filter sterilise. Warm in 37°C water bath before use |
| DMEM | Labtech | LM-D1112 | Warm in 37°C water bath before use |
| Ham's F12 | Labtech | LM-H1236 | Warm in 37°C water bath before use |
| Foetal Calf Serum | Labtech | FB-1090 | |
| Epidermal Growth Factor | R+D Systems | 236-EG-200 | Prepare 200 µg/ml stock solution in 10 mM acetic acid, 1% FCS |
| Hydorcortisone | Sigma-Aldrich | H0396 | Prepare stock solution in PBS and filter sterilise before use |
| Adenine | Sigma-Aldrich | A2786 | Prepare stock solution in PBS and filter sterilise before use |
| Insulin | Sigma-Aldrich | I2767 | Prepare 10 mg/ml solution in 0.01M HCl, dilute 1:10 in distilled water and filter sterilise before use |
| Transferrin | Sigma-Aldrich | T2036 | Prepare stock solution in distilled water and filter sterilise before use |
| Triiodothyronine | Sigma-Aldrich | T2752 | Prepare stock solution in distilled water and filter sterilise before use |
| Cholera toxin | Sigma-Aldrich | C8052 | Prepare stock solution in water |
| L-Glutamine | Sigma-Aldrich | G7513 | |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P0781 | |
| Amphotericin B | Gibco | 15290-026 | Brand name Fungizone |
| PBS | Oxoid | BR0014 | Dissolve 1 tablet in 100 ml water and autoclave to sterilise |
| Collagenase A | Roche | 10103578001 | |
| Povidone-iodine solution | Ecolab | 10830E | Brand name Videne |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | 433209 | Prepare 1M solution and autoclave to sterilise before use (121 ˚C for 15 min) |
| Glycerol | Sigma-Aldrich | G2025 | Autoclave to sterilise before use (121 ˚C for 15 min) |
| Chelex 100 | Sigma-Aldrich | C7901 | |
| Newborn calf serum | Gibco | 26010074 | |
| Progesterone | Sigma-Aldrich | P8783 | Prepare stock solution in DMEM and filter sterilise before use |
| Ethanolamine | Sigma-Aldrich | E9508 | Prepare stock solution in DMEM and filter sterilise before use |
| Hydrocortisone | Sigma-Aldrich | H0888 | Prepare stock solution in DMEM and filter sterilise before use use |
| O-phosphorylethanolamine | Sigma-Aldrich | P0503 | Prepare stock solution in DMEM and filter sterilise before use |
| ITS (insulin, transferrin, selenium) | Lonza | 17-838Z | Used for composite media preparation |
| Trypsin-EDTA | Sigma-Aldrich | T3924 | Warm in 37°C water bath before use |
| EDTA 0.02% solution | Sigma-Aldrich | E8008 | Warm in 37°C water bath before use |
| T75 culture flask | VWR | 734-2313 | |
| 50 ml centrifuge tube | Fisher | 11819650 | |
| 15 ml universal tube | SLS | SLS7504 | |
| 180 ml pot | VWR | 216-2603 | |
| Petri dish | SLS | 150350 | |
| 6 well plate | VWR | 734-2323 | |
| stainless steel rings | Manufactured in house – medical grade stainless steel, internal diameter 10 mm, external diameter 20 mm | ||
| steel mesh grids | Manufactured in house – sheets have 0.3 cm diameter holes, bent to produce grid 2cm (w) x2 cm (d) x 0.5 cm (h) | ||
| ki67 | Novocastra | KI67-MM1-L-CE | Clone MM1 Use at 1:100 |
| CK4 | Abcam | ab9004 | Clone 6B10 Use at 1:200 |
| CK14 | Novocastra | LL002-L-CE | Clone LL002 Use at 1:200 |
| Involucrin | Novocastra | INV | Clone SY5 Use at 1:100 |
| OE21 | Sigma-Aldrich | 96062201 | |
| OE33 | Sigma-Aldrich | 96070808 | |
| Het-1A | ATCC-LGC | CRL-2692 | |
| Mouse 3T3 fibroblasts | ATCC-LGC | CRL-1658 | previously growth arrested by irradiation (60 Gy) |
References
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