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ヒト気道 in vitro 3Dモデル 肺オルガノイドの3次元培養「PneumaCult ALI」

[ 2018-07-02 ]

従来の2次元(2D)細胞培養モデルは、肺における基礎的・臨床的研究の両方に大きな影響を与えてきました。しかし、臨床観察とin vivoを比較した場合、そこには本質的な相違があるため、研究に関する質問に最終的に答えることができません。

最近の肺上皮前駆細胞および間質細胞単離法の進歩ならびに肺発生に重要な幹細胞ニッチ因子は、肺オルガノイド(pulmonary/lung organoid)(※) と呼ばれるin vitro 3次元(3D)培養系(図1、動画1)の確立につながりました。

肺オルガノイドは、呼吸器の基礎研究や毒性研究および薬物開発のための貴重なツールとなり得ます。そのロバストでdefinedな3Dシステム(図2)を紹介いたします。

※肺オルガノイド培養システムは、気道上皮細胞のin vitro 3次元培養を指します。本文では、気道上皮細胞の種類の違いによって、気管支上皮細胞由来肺オルガノイド(bronchospheres pulmonary organoid)・気管上皮細胞由来オルガノイド(tracheosphere pulmonary organoid)などと表しています。

3D培養システムのアドバンテージとプロトコールは、こちら(Technical Bulletin)をご参照ください。

 

図 1. PneumaCult-ALIで生成された気管支細胞由来 肺オルガノイドの形態

 

動画1光学顕微鏡による観察:PneumaCult-ALIで培養した気管支細胞由来の肺オルガノイド

このビデオでは、肺オルガノイドの内腔内の繊毛のビィーティングによって旋回している内腔の粘液を示しています

 

 

PneumaCult 培養システム (肺オルガノイドの3D培養法)

 

図 2. 最適化されたPneumaCult-ALIでの3次元(3D)培養系

 

凝固した40% Matrigel層の上に播種したプライマリー気管支上皮細胞(HBECs)もしくは気管上皮細胞(HTEpC)から、2〜4週間以内に肺オルガノイドを形成することが可能です。
この3D培養系により、ヒト気道をin vitroで再現することができます。
得られた肺オルガノイドは、杯細胞(粘液を内腔に分泌可能)および内腔を向く繊毛細胞を含む自己組織化偽重層上皮を形成します。

この培養技術は、細胞培養のためのインサートを必要とせず、そのためハイスループット培養を容易にするin vitroで気道モデリングの代替法となります。
ALI培養システムは、呼吸器生物学、感染および疾患研究のための生理学的に適切なモデルを提供します。

※肺胞上皮細胞(HPAEpiC)は、STEMCELL Technologies社での検討はされていません。培養したい場合は、こちら (Qi Tan et al).をご参考ください。

 

PneumaCult-ALI(製品コード:STI-05001)およびPneumaCult-Ex Plus(製品コード:STI-05040)は、in vitroで気道モデリング用の完全に統合されたBPE(ウシ下垂体抽出物)フリーの培養システムを構成します。

Air-liquid interface (ALI) 培養については、こちらご参照ください

 

 

図 3. 気管支上皮細胞由来 肺オルガノイドのHE染色およびPAS染色:杯細胞および繊毛細胞の存在
黒矢印:内腔を向いている繊毛細胞 赤矢印:杯細胞

 

 

疾患モデルのアプリケーション例

  • 喘息
  • 慢性閉塞性肺疾患(COPD)
  • 杯細胞過形成および過分泌
  • 嚢胞性線維症

 

 

ウェビナー:ヒト気道オルガノイドモデルの検討

 

<演者> Dr. Michael Riedel

<講演内容> PneumaCult-ALIの概要および、ALI培養に最適化された方法についての説明

 

関連リンク

 

製品リスト

製品コード

製品名

梱包単位

ST-05001

PneumaCult ALI

Kit

ST-05021

PneumaCult-ALI Medium with 12 mm Transwell Inserts

Kit

ST-05022

PneumaCult-ALI Medium with 6.5 mm Transwell Inserts

Kit

ST-05008

PneumaCult-Ex

500 mL

ST-05040

PneumaCult-Ex Plus Medium

Kit