神奇的细胞因子系列之肺类器官培养

459 人阅读发布时间：2024-09-07 10:20

类器官是由干细胞或病人身上提取的肿瘤组织在特定的3D体外微环境下自组织发育而来的、高度模拟体内真实器官特征的小型化体外器官模型。与二维细胞培养和动物模型相比，类器官呈现出更加复杂的空间形态，可以更好地模拟组织器官的功能和生理反应。类器官技术的崛起，预示着新药研发进入了“低风险、低投入、高回报”的新纪元。

新冠肺炎（COVID-19）是由SARS-CoV-2病毒引起的全球性大流行病，对人类健康和社会经济发展产生了深远的影响。肺类器官（human lung organoid, hLOs）在模拟SARS-CoV-2感染的人体器官中发挥了关键作用，揭示了COVID-19的发病机制，有效促进相关疫苗和药物的开发。

肺类器官培养通常需要三阶段，诱导多能干细胞（hPSCs）分化为内胚层，内胚层分化为前肠细胞，以及前肠细胞进一步分化为芽尖祖细胞，最后经过一定时间的培养形成人肺类器官。细胞因子作为肺类器官培养的基本原料，参与细胞的定向分化与增殖。

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图1 肺类器官培养流程

第一阶段：多能干细胞向内胚层分化

以多能干细胞作为起始样本，用包被基质胶（Cat#AS-41-5）的6孔板培养多功能干细胞（hPSCs）,加入中性蛋白酶消化细胞后，将解离的细胞接种到24孔板中继续培养。每天按照下表中第1-4天内胚层分化培养基组分进行换液。重组人Activin A蛋白（Cat#TL-910）参与诱导多能干细胞向内胚层分化。

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表1 肺类器官在第一阶段的培养基配制

第二阶段：内胚层向前肠细胞分化

将干细胞完全培养基替换为前肠内胚层分化培养基，培养细胞至形成漂浮球状体。将球状体接种到含基质胶（Cat#AS-41-5）的24孔板中继续培养，每天按照下表中第5-9天内胚层分化培养基组分进行换液。重组人FGF4蛋白（Cat# TL-782）、重组人Wnt3a蛋白（Cat# TL-783）和重组人Noggin蛋白（Cat# TL-642）参与诱导内胚层向前肠细胞分化。

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表2 肺类器官在第二阶段的培养基配制

第三阶段：前肠细胞向肺类器官分化

用基质胶（Cat#AS-41-5）覆盖肺类器官（hLOs）培养基后，用移液器移除hLOs培养基和基质胶。在离心管中加入新鲜的基质胶并接种到24孔板。继续培养50天后，形成具有基底细胞、粘液分泌细胞、纤毛细胞，以及肺间充质细胞类型和原始肺泡细胞类型包围的假复层上皮结构。最终，肺类器官在培养60-85天达到状态最佳。按下表配制所需培养基。

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