北京義翹神州科技股份有限公司(簡稱:義翹神州)是國內(nèi)蛋白、抗體研發(fā)生產(chǎn)專家,專注于為生命科學研究和創(chuàng)新藥物研發(fā)領域提供全面、高質(zhì)量的重組蛋白和抗體等生物試劑及專業(yè)、一站式的技術服務。
義翹神州擁有近9,000種重組蛋白、14,000余種抗體、超50,000種基因及性能優(yōu)越的無血清培養(yǎng)基系列產(chǎn)品,建立基因克隆、蛋白表達、抗體開發(fā)與生產(chǎn)以及生物分析與檢測的一站式生物試劑和技術服務平臺。公司始終堅持自主研發(fā),現(xiàn)已成功研發(fā)出全長膜蛋白、激酶、磷酸化抗體等高難度試劑以及數(shù)款高質(zhì)量GMP級別細胞因子產(chǎn)品,具備每年自主開發(fā)2000種以上重組蛋白和抗體產(chǎn)品的技術能力,已建成全球規(guī)模領先的人源細胞表達重組蛋白生物試劑庫。
肺泡是肺部進行呼吸的重要場所,完成與肺毛細血管中O2和CO2的氣體交換。許多呼吸疾病始于肺泡組織的侵染,如病毒感染性肺炎、慢阻肺、肺纖維化等。肺泡雖然具有如此重要的作用,但我們對其了解還處于“懵懂”狀態(tài),主要原因就是缺乏合適的體外研究模型。動物模型或二維細胞難以模擬真實的肺泡生理特性。
類器官能夠在結構和功能上模擬真實器官,因此構建肺泡類器官是探索人類肺生物學和病理學的獨特平臺,可用于肺發(fā)育機制、呼吸道病毒感染、疾病建模、藥物篩選及臨床前研究。根據(jù)美國FDA的要求,有望替代傳統(tǒng)的、用于藥物開發(fā)的動物模型。
義翹神州開發(fā)的StemViveTM人肺泡類器官擴增培養(yǎng)基(貨號:OMHOAVE)即將上市。
經(jīng)肺泡類器官培養(yǎng)驗證,培養(yǎng)基支持AT2類器官傳代和長期擴增,精準重現(xiàn)體內(nèi)肺泡細胞的關鍵特征和生理機能,類器官擴增培養(yǎng)過程不需要額外添加其他物質(zhì),操作簡便、穩(wěn)定。
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01 為何“獨寵”AT2?
肺的盡頭是肺泡?
肺支氣管經(jīng)過多次分支形成無數(shù)的細支氣管,細支氣管末端膨大呈囊狀,在囊的四周有許多突出的小囊泡,這些就是肺泡。所以,肺泡是肺臟進行氣體交換的基本功能單位,廣泛分布于支氣管的終末部分。
肺泡主要由Ⅰ型肺泡上皮(AT1)、Ⅱ型肺泡上皮(AT2)和微血管內(nèi)皮細胞組成。AT1和AT2相互協(xié)作,共同保障肺部的正常呼吸功能。
AT1細胞(Alveolar epithelial type Ⅰ cell)扁平,胞質(zhì)厚度約0.2μm(相當于頭發(fā)絲直徑的1/350),但卻覆蓋了肺泡表面積的95%-98%。AT1細胞是O2和CO2交換的主場所,參與構成氣血屏障。AT1細胞易破裂,難分離,可由AT2細胞增殖分化獲得。
AT2細胞(Alveolar epithelial type Ⅱ cell)呈立方形或圓形,散布于AT1細胞間,約占肺泡5%的表面積。胞質(zhì)內(nèi)有嗜鋨性板層小體,電鏡下呈同心圓或板層狀排列。AT2細胞主要功能是分泌表面活性物質(zhì),維持肺泡表面張力,防止肺泡塌陷或過度膨脹。而且AT2細胞還是肺泡上皮中的祖細胞,具有較強的增殖和分化能力,在肺損傷時分化為AT1細胞,參與肺泡的修復和再生。
不同肺類器官模擬人體呼吸系統(tǒng)的細胞組分(源自文獻:doi: 10.1177/20417314241232502)
肺類器官包括氣道類器官、支氣管肺泡類器官和肺泡類器官,分別模擬氣道、支氣管肺泡區(qū)域、肺泡的結構與細胞組成,源自成體干細胞或祖細胞,用于研究肺部發(fā)育、疾病機制、藥物篩選等。
如上所述,AT2是具有增殖和分化能力的祖細胞,在肺泡受到損傷時能轉(zhuǎn)化為AT1細胞。從細胞獲得難易程度來看,AT1細胞易破裂難獲得,AT2細胞可通過流式細胞分選技術或磁珠分選法獲取。并且AT2細胞具有獨特的細胞結構和生物標記物,是構建肺泡類器官的“不二之選”。
02 如何鑒定肺泡類器官?
通過StemViveTM人肺泡類器官擴增培養(yǎng)基(貨號:OMHOAVE),我們成功構建人肺泡類器官,并從以下幾個方面進行鑒定:
1,形態(tài)學觀察
肺泡類器官的形態(tài)和組織結構可以通過顯微鏡觀察。在形態(tài)上肺泡類器官與體內(nèi)肺泡結構相似,呈球形或半球形,具有空心狀的單層上皮細胞特征以及串珠狀連接的大泡雙層。
A:空心狀肺泡類器官;B-C:串珠狀大泡
2,電鏡觀察
AT2細胞具有獨特的嗜鋨性板層小體結構,在電鏡下呈同心圓或板層狀排列。通過透射電鏡(TEM)觀察,我們發(fā)現(xiàn)肺泡類器官中具有同心圓板層小體結構。
A:肺泡類器官中具有AT2細胞的代表性細胞器板層小體;B:板層小體呈同心圓形狀
3,亞細胞染色
對亞細胞進行染色,可以更易于在顯微鏡下觀察類器官的結構和形態(tài)。比如LysoTracker染料是一種細胞通透性溶酶體標記物,可靶向和追蹤活細胞中的酸性細胞器。CellMask對類器官的細胞膜進行染色,Hoechst對其細胞核染色,均能檢測和分析類器官的活細胞狀態(tài)。
A:亞細胞器染色結果(溶酶體紅色、細胞膜綠色、細胞核藍色);B:AT2細胞標志物染色結果(紫色)
4,免疫學檢測
使用特異性抗體對類器官中特定分子、蛋白質(zhì)或基因表達進行熒光染色觀察,可確定其生物學特性,提供功能和機制方面的重要信息。不同類型細胞具有不同的標志物,如AT2細胞標志物有表面活性物質(zhì)相關蛋白SPA、SPB、SPC、SPD(對應的表達基因分別為SFTPA、SFTPB、SFTPC、SFTPD)、特異性頂膜蛋白HTII-280等。
A:AT2類器官免疫熒光染色鑒定結果(HTⅡ-280綠色,pro-SFTPC紅色,細胞核藍色)B:AT2類器官可分化為AT1和AT2共存的肺泡類器官(綠色AT2細胞標志物SFTPB,紅色AT1細胞標志物AQP5,藍色細胞核標志物)
03 如何更好地擴增肺泡類器官?
傳統(tǒng)肺泡類器官擴增是在基礎培養(yǎng)基(如DMEM/F12)中添加有利于AT2細胞擴增的細胞因子和小分子抑制劑進行培養(yǎng),如FGF2、FGF10、EGF、Noggin、R-spondin-1、Wnt-a、Y-27632、CHIR-99021等。肺泡類器官的培養(yǎng)體系在不斷更新,對不同細胞因子和支撐物的研究也越來越多,目前急需一種快速、標準化的擴增體系。
義翹神州StemViveTM人肺泡類器官擴增培養(yǎng)基(貨號:OMHOAVE)經(jīng)過驗證,具有以下的優(yōu)勢:
高效擴增:3D體外培養(yǎng),選擇性促進AT2細胞生長
長期傳達:穩(wěn)定傳代次數(shù)在10次以上
精準建模:精準重現(xiàn)體內(nèi)AT2細胞關鍵特征,構建肺泡類器官樣本庫
操作便捷:標準化配方,無需添加細胞因子和小分子抑制劑
品質(zhì)可靠:嚴格的質(zhì)量控制標準,產(chǎn)品性能穩(wěn)定
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【參考文獻】
1. Hyebin Joo, Sungjin Min, Seung-Woo Cho. Advanced lung organoids for respiratory system and pulmonary disease modeling. J Tissue Eng. 2024, doi: 10.1177/20417314241232502
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