增加药物,疫苗和传染性与气道瀑样测试
信贷:康宁生命科学
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克服的局限性2 d细胞培养
无数的医学突破过去一个世纪,包括新药的发现,已经开始与二维(2 d)细胞培养模型。大多数细胞化验仍基于2 d文化模型但单层二维培养的局限性在烧瓶或盘子是显而易见的——细胞,组织和器官中存在三维的,不是两个,和组织感兴趣的几乎总是包含不止一个细胞类型。
三维(3 d)细胞培养已经改变了医学研究人员研究细胞生物学家和化验。1通过提供更大的生理相关性、3 d文化缩小分歧在体外化验和买卖2或人类胚胎化验。3尤其是瀑样,承诺为他们展示physiologic-like复杂性和可制造性。通过启用直接培养,自主培养的前体细胞分化成不同的细胞类型,瀑样捕获许多相关测试细胞之间的相互作用及其原生环境,包括化学通讯与邻近结构细胞与生物通路和交互,通常的经验在活的有机体内。4
瀑样和球状体
术语“瀑样”和“球体”往往交替使用但在生理方面的差异相关性有密切关系的讨论。球状体通常是自由浮动的细胞聚集来自单一,通常终末分化细胞类型。瀑样来自培养诱导多能干细胞,organ-progenitor从成人细胞,或癌症干细胞,所有这些拥有不同的能力扩张和/或分化。5此外,当前瀑样生产协议兼容细胞生长均匀的化验和测试原位。
工业化瀑样生产一直受到问题通常与out-scaling遇到生命系统(为认为曹文化),特别是吞吐量和一致性。6我们将学习,使用正确的工具,缓解了这些问题。
气道瀑样的意义
瀑样代表许多商业化组织类型和子类型,或通过出版协议。其中包括3 d模型的肝脏、心脏、胰腺、大脑、胃肠道、肾、7,值得注意的是,作为世界上抗冠状病毒大流行,人类的航空公司。8
肺癌和呼吸道瀑样感兴趣的对药物和疫苗开发和研究人类的传染性呼吸道疾病是有价值的工具,特别是对于挑战COVID-19等病毒性疾病。气道瀑样,包括多种细胞类型,必须占cell-air, cell-fluid,,和一样复杂的相互作用的生理实体他们代表。9
中国和欧洲的研究人员最近描述一个方法生产气道瀑样评价小说在人类病毒的传染性。10除了高脚杯,俱乐部,基底上皮细胞,产生瀑样,包括他们的技术操作纤毛细胞数量与观察到的航空公司。此外,瀑样丝氨酸蛋白酶分泌所需的流感病毒感染细胞。
调查人员得出的结论是,有区别的气道瀑样”形态和功能上模拟人类呼吸道上皮细胞作为一个概念证明能辨别human-infective流感病毒从差human-infective病毒。”此外,他们的方法生成气道瀑样,可能会扩大“无限期”——对于工业化,并显示“非凡的表型和基因型的稳定。”
高通量筛选
康宁公司的科学家们最近的演讲和NanoString技术描述新方法对高通量基因表达评估3 d气道瀑样。11过去30年里,研究人员利用透水材料来支持设计气液界面文化研究航空公司。通过这种方法,气道祖细胞分化成主气道细胞类型,最终组装成有用的模型为研究哮喘、囊性纤维化和其他呼吸道疾病。
早前报导,气道瀑样主要来源于人体细胞也生长在基底膜基质形成三维结构组成的高脚杯,基底,纤毛细胞,但不需要渗透支持结构。12这一发现释放调查人员从96年吞吐量渗透支持模型的局限性。多路复用384井首次成为可行的,与更高的吞吐量。
此外,新的分析格式允许使用基因表达谱的比较工具,nCounter®PlexSet™试验,比较基因表达在健康和病变组织。PlexSet进一步有助于吞吐量只需要细胞溶菌作用增强,从而消除几个样品制备步骤与标准协议有关。
康宁还支持其他技术不够迅速的情况下,低吞吐量实验就足够了。Transwell™渗透支持24-well格式从康宁组成的细胞培养系统渗透文化插入24-well接收器板或水库。13
两种方法都有用在评估新呼吸道病毒的传染性,描述由一群台湾学习分化人类呼吸道瀑样评估新兴流感病毒的传染性。10传染性大流行性病毒的关键特征,不同病原体之间的广泛交叉从动物到人类。评估气道瀑样模型预测能力的这种特质,调查人员被优先测试菌株感染动物向量或人类在2 d和3 d细胞培养模型。作为改善传统2 d 2 d气道模型生成方法研究人员从3 d瀑样之前分化成细胞气道相关组件,特别是纤毛细胞。两种模型区分病毒能够感染人类和那些没有。
COVID-19大流行期间新闻报道严重non-airway病毒的影响,即使在个体中恢复过来。14这些条件是否由于病毒或在场之前感染仍有待观察。这些条件存在,然而,表明几个有趣的可能性进一步利用瀑样。
我们知道COVID-19病毒影响消化道,20%的感染者报告至少一个胃肠道症状。15引用以前的工作使用气道瀑样,一个欧洲研究小组证实今年5月,2020年,SARS-CoV-2,导致COVID-19的病毒,感染人类肠道肠上皮细胞。16人类肠道的感染模型由祖细胞分化在organoid-forming协议支持四个不同成熟细胞类型通常发现在人类肠道肠上皮细胞。人类的肠上皮细胞瀑样模型进一步允许研究病毒相关细胞因子的基因改变和表达。
结论
near-exponential增长研究利用三维细胞培养,瀑样,表明瀑样是行之有效的药物发现的细胞化验,毒理学和基础生物学。8瀑样提供生理相关性文化格式适合原位化验。由于肺部的参与在很多疾病——不限于呼吸道疾病气道瀑样代表一个关键测试平台的发现药物来对抗感染,癌症,和其他肺部疾病,量化感染和病理学、监测疾病进展,对于疫苗的发现。
瀑样文化协议基于康宁生命科学的细胞外基质,试剂和cultureware为探索提供一个完整的工具箱的功能瀑样研究气道疾病。来自最近的文献表明,气道瀑样的例子可能是在数字制造足够的高通量筛选,和相对快速应对迫在眉睫的或现有的传染病的威胁。
伊丽莎白·亚伯拉罕写的高级产品经理和希拉里·谢尔曼,资深科学家康宁生命科学应用。
引用
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