زراعة الخلايا عند سطح التماس بين الهواء والسائل

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
تهدف زراعة خلايا ALI للظهارة الكاذبة الطبقات للقصبة الهوائية إلى إعادة إنشائها في المختبر

زراعة الخلايا في بيئة التفاعل بين الهواء والسائل ( ALI ) هي طريقة لزراعة الخلايا يتم فيها تنمية الخلايا الجذعية القاعدية بحيث تكون أسطحها القاعدية ملامسة للوسط الغذائي، بينما يتعرض الجزء العلوي من الطبقة الخلوية للهواء. بعد ذلك، تُرفع الخلايا ويُستبدل الوسط الغذائي حتى تتطور إلى نمط ظاهري مخاطي هدبي لظهارة كاذبة الطبقات ، مشابهة لظهارة القصبة الهوائية . [ 1 ] [ 2 ]

تهدف هذه الطريقة في زراعة الخلايا إلى دراسة الجوانب الأساسية للظهارة التنفسية، مثل الإشارات بين الخلايا ، ونمذجة الأمراض، وتجديد الجهاز التنفسي. [ 1 ] [ 2 ]

تُقارن زراعة الخلايا على سطح التماس بين الهواء والسائل بممارسات زراعة الخلايا التقليدية من حيث أنها تهدف تحديدًا إلى استعادة التخطيط الطبقي الكاذب للمسالك الهوائية التنفسية في المختبر ، وإلى الحفاظ على بيئة المسالك الهوائية التنفسية المكونة (من الأعلى إلى الأسفل) من: 1) الهواء، 2) الظهارة الطبقية الكاذبة، و3) الوسط السائل. أما عمليات زراعة الخلايا التقليدية فهي إما غير متخصصة في المسالك الهوائية أو تتمحور حول جهاز عضوي يتطلب وسائل أخرى للحفاظ على الخلايا في المختبر .

بروتوكول

يعتمد بروتوكول زراعة الخلايا على سطح التماس بين الهواء والسائل على خطوتين رئيسيتين: عزل الخلايا الظهارية من الكائن الحي، وزراعة تلك الخلايا.

عزل

تُعزل الأعضاء التي تحتوي على خلايا طلائية [ 1 ] (تُشرح) وتُوضع في محلول ملحي فوسفاتي (PBS) لتنقية أي شوائب، ثم تُهضم هذه الأعضاء المعزولة باستخدام التربسين . بعد الهضم، يُضاف مثبط كيناز Rho المرتبط (ROCK) لمنع موت الخلايا المبرمج للخلايا المعزولة. ما يتبقى هو محتوى خلوي مهضوم ممزوج بالأنسجة؛ يُضاف البروناز / DNAse لتنقية المواد الخلوية الميتة وأي مواد بروتينية متبقية. تُفرم المادة الناتجة فرماً ناعماً في وسط غذائي، وتُوضع عينات الخلايا المعزولة بشكل فردي في أنابيب طرد مركزي دقيقة مُعَلَّمة ، وتُرجّ عند 37  درجة مئوية لمدة 30-40 دقيقة. بعد حضانة الخلايا، تُزرع على أغشية ترانسويل للنمو.

ثقافة

تُزرع الخلايا في وسط SABM (وسط زراعة الخلايا القاعدي للمسالك الهوائية الصغيرة) لتزويدها بالعناصر الغذائية اللازمة للنمو والتمايز لاحقًا . [ 1 ] بعد زراعة الخلايا، تُترك لتنمو لمدة 3-7 أيام تحت المراقبة الدقيقة (مع تغيير الوسط يوميًا) حتى تصل إلى الكثافة المطلوبة.

في الآونة الأخيرة، أظهرت دراسة حول توليد الخلايا الرئوية من النوع الثاني في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية البشرية CD34(+) دقة طريقة زراعة الخلايا عند سطح التماس بين الهواء والسائل. [ 3 ]

الاستخدامات في الدراسة العلمية

تُستخدم مزارع الخلايا الجذعية التي تعمل على سطح التماس بين الهواء والسائل في العديد من الدراسات التي تهدف إلى إعادة تكوين ظهارة كاذبة الطبقات في المختبر . ويمكن لهذه الدراسات أن تُسهم في التوصل إلى نتائج جديدة في مواضيع متنوعة.

سرطان

في نمذجة السرطان والعديد من الأمراض الأخرى، تم عزل الخلايا الجذعية الموجودة في الطبقة القاعدية لظهارة القصبة الهوائية (الخلايا الجذعية القاعدية) واستخدامها في تطوير نماذج عضوية ثلاثية الأبعاد يمكن استخدامها في دراسات متنوعة، بما في ذلك دراسات الأورام . تتضمن طريقة زراعة الخلايا المستخدمة عزل الخلايا ووضعها في مزارع تحتوي على عوامل نمو لتنمو بمرور الوقت. بعد نمو الخلايا، يتم خلطها بمادة ماتريجيل وزراعتها لتكوين نماذج عضوية ثلاثية الأبعاد. [ 4 ] [ 5 ]

نمو الخلايا/تمايزها

صورة مجهرية إلكترونية ماسحة لفيروسات الإنفلونزا أ وهي تصيب مزارع العضيات الأولية للمسالك الهوائية البشرية، تُظهر أهدابًا متمايزة. نظام نموذجي مهم لدراسة الفيروسات التنفسية.

في نمذجة النسيج الطلائي الكاذب الطبقي في المختبر ، أُجريت دراسات خلوية إضافية لتحديد طبيعة الخلايا - مسارات تمايزها، وآلية نموها، وآلية إصلاحها/استجابتها في حالة ما بعد الإصابة. وقد أظهرت دراسة حديثة أن الخلايا المتمايزة في النسيج الطلائي التنفسي ( الخلايا الإفرازية والخلايا الهدبية بشكل أساسي) يمكن أن تعود إلى حالتها الأصلية، وتصبح شبيهة بالخلايا الجذعية مرة أخرى. [ 1 ] [ 5 ]

بروتوكول مُعدَّل: الحفاظ على خصائص شبيهة بالخلايا الجذعية في الخلايا الجذعية القاعدية

كإجراء تكيفي لبروتوكول زراعة الخلايا على سطح التماس بين الهواء والسائل، تم تطوير بروتوكولات مساعدة باستخدام إطار عمل ALI للحفاظ على خصائص الخلايا الجذعية الساذجة لفترات زمنية طويلة. [ 6 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 تاتا، بوروشوثاما راو؛ مو، هونغمي؛ باردو ساجانتا، آنا؛ تشاو، روي. برابهو، ميثيلي؛ القانون، براندون م. فينارسكي، فلاديمير؛ تشو، جوسالين ل. بريتون ، سيلفي (نوفمبر 2013). "اختلاف الخلايا الظهارية الملتزمة إلى خلايا جذعية في الجسم الحي" . طبيعة . 503 (7475): 218–223 . بيب كود : 2013Natur.503..218T . دوى : 10.1038 / طبيعة 12777 . ردمك 1476-4687 . بمك 4035230 . بميد 24196716 .   
  2. 1 2 "زراعة الخلايا على سطح التماس بين الهواء والسائل لأبحاث الجهاز التنفسي" . www.stemcell.com . تاريخ الاسترجاع: 30 مارس 2018 .
  3. ^ سريكانث، لوكاناثان؛ فينكاتيش، كاتاري؛ سونيثا، ماني مودو؛ كومار، باسوبوليتي سانثوش؛ شاندراسيخار، تشوديميلا؛ فينجاما، بوما؛ سارما، بوتوكوتشي فينكاتا جورونادا كريشنا (فبراير 2016). "يمكن البدء في توليد الخلايا الرئوية من النوع الثاني في المختبر في الخلايا الجذعية البشرية CD34 (+)." رسائل التكنولوجيا الحيوية . 38 (2): 237-242 . دوى : 10.1007 / s10529-015-1974-2 . ردمك 1573-6776 . بميد 26475269 . S2CID 17083137 .   
  4. ↑ روك، جيسون ر.؛ أونايتيس، مارك و.؛ راولينز، إيما ل.؛ لو، يون؛ كلارك، شيريل ب.؛ شو، يان؛ راندل، سكوت هـ.؛ هوجان، بريجيد ل.م. (2009-08-04). "الخلايا القاعدية كخلايا جذعية في قصبة الفأر وظهارة مجرى الهواء البشري" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 106 (31): 12771-12775 . Bibcode : 2009PNAS..10612771R . doi : 10.1073/pnas.0906850106 . ISSN 0027-8424 . PMC 2714281. PMID 19625615 .   
  5. 1 2 تاتا، بوروشوثاما راو؛ راجاجوبال، جاياراج (2017-03-01). "المرونة في الرئة: تكوين هوية الخلية وتفكيكها" . التطور . 144 ( 5): 755-766 . doi : 10.1242/dev.143784 . ISSN 0950-1991 . PMC 5374348. PMID 28246210 .   
  6. ↑ مو، هونغمي؛ فينارسكي، فلاديمير؛ تاتا، بوروشوثاما راو؛ برازاوسكاس، كاريسا؛ تشوي، سون هـ.؛ كروك، أدريان ك.؛ تشانغ، بينغ؛ سولومون، جورج م.؛ تيرنر، بريت (2016). "تثبيط إشارات SMAD المزدوجة يُتيح التوسع طويل الأمد للخلايا القاعدية الظهارية المتنوعة" . خلية جذعية . 19 (2): 217-231 . doi : 10.1016/j.stem.2016.05.012 . PMC 4975684. PMID 27320041 .