三种培养条件比较人气道细胞的功能成熟
2023 年,美国、德国和荷兰团队比较人原代支气管上皮细胞的 3 种培养条件:静态培养插入物、培养液灌流芯片,以及另加气流与周期牵拉的芯片。研究要判断培养环境如何改变黏液纤毛清除,直接测量纤毛带来的运输功能。
细胞位于可拉伸多孔膜上方,采用气—液界面培养。团队在界面培养第 7 至 14 天联合施加气流与牵拉;主比较没有加入内皮细胞,以减少共培养对结果的影响。
芯片膜孔可使上皮细胞进入下通道,影响观察并造成组织退化。团队采用抗黏附处理减少这一问题,说明材料和细胞分布也是功能比较的前提。
清除更快,纤毛摆动频率却相近
在界面培养第 14 天,芯片和静态插入物的活动纤毛密度、摆动频率相近。团队随后追踪上皮表面荧光微珠,用实际运输覆盖面积及速度评价清除功能。
芯片的有效清除覆盖面积更大,按组织表面面积加权的平均清除速度也高于静态组。此比较为 9 位芯片供者与 7 位静态组供者,每位供者各 1 个培养模型。
静态培养延长到第 35 天后,清除覆盖和速度也提高。静态组的后续改善支持两种体系存在成熟速度差别。第 14 天和 35 天静态组分别来自 7 位和 3 位供者。

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额外气流与牵拉改变方向,平均速度未继续提高
联合气流与牵拉后,两类芯片的活动纤毛密度、摆动频率、平均清除速度和覆盖面积没有显著差别。清除方向则更多朝芯片入口,与施加气流及下通道灌流方向相反。
团队用方向极化指标检验是否偏离随机或垂直流动:联合刺激组朝入口的极化显著,灌流对照组未达到显著。两组分别为 8 位和 9 位供者,各 1 个芯片;这不是轨迹数量对应的供者数。
联合刺激还降低部分基线炎症及细胞外基质相关指标,包括 IL-8 和 MMP9。但气流与牵拉没有独立拆分,现有设计无法把改变归于其中某一个因素。
模型质量需要清除测量与明确的对照条件
测量同时覆盖高速纤毛成像和微珠位移追踪,并排除背景流动轨迹。研究把纤毛活动、有效清除面积、面积加权速度及方向分开,避免仅凭摆动频率判断清除是否成熟。
多供者比较支持这种人气道模型的功能表征;材料、灌流及培养时长共同变化,仍需更细的因素对照。芯片的清除方向也不直接等同人体整个呼吸道的黏液运输。