気液界面細胞培養
気液界面細胞培養（ALI ）は、基底幹細胞の基底表面を培地に接触させ、細胞層上面を空気にさらした状態で培養する細胞培養法である。その後、細胞を剥離し、培地を交換することで、気管上皮に類似した粘液繊毛様体表現型の偽重層上皮が形成される。[ 1 ] [ 2 ]
この細胞培養法は、細胞間シグナル伝達、疾患モデル、呼吸再生など、呼吸器上皮の基本的な側面を研究することを目的としています。 [ 1 ] [ 2 ]
気液界面細胞培養は、標準的な細胞培養方法と比較すると、 in vitro における呼吸気道の擬似重層条線を修復することを特に目的とし、（上から下へ）1) 空気、2) 擬似重層上皮、3) 液体培地からなる呼吸気道ニッチを維持することを目指しています。標準的な細胞培養プロセスは、気道に特化していないか、 in vitro において他の細胞維持手段を必要とする臓器系を中心に展開されます。
プロトコル
気液界面培養のプロトコルは、生物から上皮細胞を分離し、それらの細胞を培養するという 2 つの重要なステップに依存しています。
分離
上皮細胞を含む臓器を分離[ 1 ]（解剖）し、PBSに入れて不純物を除去した後、これらの分離された臓器をトリプシンで消化する。消化後、単離された細胞の細胞アポトーシスを防ぐため、ROCK阻害剤（Rho関連キナーゼ阻害剤）を加える。残るのは消化された細胞内容物と組織が混ざったもの。プロナーゼ/ DNA分解酵素を添加して、死んだ細胞物質と残りのタンパク質物質を除去する。得られた物質を培地中で細かく刻み、単離された個々の細胞サンプルをそれぞれマークされたマイクロ遠心管に入れ、37℃で30～40分間振盪する。細胞をインキュベートしたら、増殖のためにトランスウェル膜上に播種する。
文化
細胞をSABM（小気道基礎培地）で培養し、細胞の成長と分化に必要な栄養素を豊富に含ませます。[ 1 ]細胞を培養したら、3～7日間注意深く観察しながら（毎日培地を交換しながら）、望ましいコンフルエンスに達するまで培養します。
最近では、ヒトCD34(+)幹細胞から誘導したII型肺胞上皮細胞のin vitro生成に関する研究で、気液界面細胞培養法が正確に実証されました。[ 3 ]
科学的研究における用途
気液界面培養は、in vitroで偽重層上皮を再現することを目的とした多くの幹細胞研究で用いられています。これらの研究は、様々なトピックにおける新たな知見の創出に貢献する可能性があります。
癌
がんやその他の様々な疾患のモデル化において、気管上皮基底層の幹細胞（基底幹細胞）が単離され、腫瘍研究を含む様々な研究に使用可能な3Dオルガノイドの開発に用いられました。使用された細胞培養法は、細胞を単離し、成長因子と共に培養することで、時間をかけて増殖させるというものです。増殖した細胞はマトリゲルと混合され、培養されて3Dオルガノイドを形成します。[ 4 ] [ 5 ]
細胞の成長/分化
偽重層上皮のin vitroモデル化においては、細胞の性質、すなわち分化経路、増殖機構、そして損傷後の状態における修復・応答機構を明らかにするために、より多くの細胞研究が行われてきました。最近の研究では、呼吸器上皮中の分化細胞（主に分泌細胞と繊毛細胞）がナイーブ状態に脱分化し、再び幹様細胞へと変化することが示されています。[ 1 ] [ 5 ]
適応プロトコル：基底幹細胞における幹様特性の維持
気液界面培養プロトコルへの適応として、ALIフレームワークを使用して、ナイーブ幹細胞の特性を長期間維持するための補助プロトコルが開発されました。[ 6 ]
参考文献
- ^ a b c d eタタ、プルショタマ ラオ;モウ・ホンメイ。パルド＝サガンタ、アナ。趙、瑞。プラブ、ミティリ。ロー、ブランドン M.ヴィナルスキー、ウラジーミル。チョー、ジョサリン L.ブルトン、シルヴィ（2013 年 11 月）。「生体内での幹細胞への分化決定された上皮細胞の脱分化」。自然。503 (7475): 218–223。Bibcode : 2013Natur.503..218T。土井：10.1038/nature12777。ISSN 1476-4687。PMC 4035230。PMID 24196716。
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- ^スリカンス、ロカナサン;ヴェンカテシュ、カタリ。スニータ、マネ・ムドゥ。クマール、パスプレティ・サントシュ。チャンドラセカール、チョディメラ。ベンガンマ、ブーマ。サルマ、ポツクチ・ヴェンカタ・グルナダ・クリシュナ（2016年2月）。 「II 型肺細胞の in vitro 生成は、ヒト CD34(+) 幹細胞で開始できます。」バイオテクノロジーの手紙。38 (2): 237–242。土井: 10.1007/s10529-015-1974-2。ISSN 1573-6776。PMID 26475269。S2CID 17083137。
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