肺切片保留药物作用所在的组织结构

美国罗格斯大学(Rutgers University)团队在 Respiratory Research 综述精密切割肺组织切片(precision-cut lung slices,PCLS)的药物研究用途。切片保留气道、血管、肺实质,以及上皮、平滑肌、成纤维细胞和部分驻留免疫细胞,适合同时观察细胞反应与组织结构变化。

一份肺组织可以制成多张切片,再分配到不同处理组。图中人肺制备示例包括支撑肺组织、切片和识别小气道;研究者通过气道开口面积记录收缩及舒张,也可以检测基因、蛋白和细胞状态。

切片中的相邻细胞和肺实质仍会影响气道及血管反应。与单一细胞检测相比,这些关系提供了组织层面的测量对象,但培养中的切片已经缺少正常血液循环和其他器官输入。

人肺组织制成精密切片,并在切片中识别小气道,供后续收缩与舒张观察。

窄屏可横向滑动查看完整图表。

人肺组织制成精密切片,并在切片中识别小气道,供后续收缩与舒张观察。(Cynthia Koziol-White et al. / Respiratory Research, 2024, Figure 1;CC BY 4.0)

支气管舒张药在组织中接受功能比较

气道收缩与舒张是 PCLS 的主要药理用途。影像可以连续记录小气道开口面积,配合平滑肌钙信号,比较药物是否减轻或逆转预先诱导的收缩。

综述汇总了人及不同动物切片中的受体和信号研究。炎症因子可以增强气道收缩,也可能降低常用支气管舒张药的反应;长时间受体激动还可用于研究受体脱敏。实验因而可以覆盖基础药理以及疾病环境中药效下降的问题。

除 β₂ 肾上腺素能受体外,研究还检验其他可促进气道舒张的通路,用于寻找新类别或辅助治疗药物。文中同时提醒,慢性阻塞性肺疾病患者来源切片的研究相对有限,这一领域仍需要更多疾病组织的直接功能资料。

肺血管、纤维化及肿瘤提供不同药物终点

肺血管实验观察血管收缩及舒张,并研究低氧、炎症介质和药物干预。与气道相比,肺血管疾病的 PCLS 研究仍较少,模型的细胞配置和血管状态需要与待研究问题对应。

抗纤维化研究使用病变组织,或通过刺激建立纤维化相关表型,再测量胶原等细胞外基质蛋白的表达和沉积。综述提及尼达尼布、吡非尼酮以及多个候选通路,用组织层面的生化及形态指标比较干预效果。

肿瘤研究则可以保留癌细胞与间质的关系,观察药物反应、免疫细胞迁移及局部信号。综述将这类用途列为仍在发展中的方向。

相同刺激在不同物种中可以产生不同反应

综述归纳了人、啮齿类、豚鼠和灵长类的比较。部分神经刺激下,豚鼠及狨猴气道反应更接近人,而小鼠及大鼠的相应反应不同。人和豚鼠对多种收缩剂都有反应,但只有豚鼠气道对其中的血清素刺激出现收缩。

同一物种也有品系差异。文中比较显示,不同小鼠品系的小气道对乙酰甲胆碱和血清素的收缩强度不同。切片保留了来源组织的生理特征,药物和受体反应因而需要保留物种及品系归属。

活性、供者与功能稳定性分别检验

整体细胞活性尚可时,某项组织功能仍可能已经下降。气道收缩和舒张的保真度会随培养时间降低;纤毛活动、炎症分泌和纤维化测量,也各有适合的观察时间。冷冻和复苏可能保留部分终点,对其他终点及不同供者的影响却不同。

人源组织接受标准同样影响比较。供者病史、供氧及机械通气经历,以及组织来自健康供者还是肿瘤手术中的无病变区域,都会改变所谓正常参照的来源。培养液、组织支撑、切片方式及培养形式在实验室之间也不一致。

论文特别区分同一供者的多张切片与不同供者的样本。同一组织的多个切片可以提供技术重复,独立供者才能反映人群中的生物学差异。把这些层级与实际功能检查结合,是改进药物比较和跨实验室重复性的具体方向。

来源与延伸阅读

  1. Precision cut lung slices: an integrated ex vivo model for studying lung physiology, pharmacology, disease pathogenesis and drug discovery. Respiratory Research. 2024. doi:10.1186/s12931-024-02855-6 ↗