Humane Epithelzellkulturen aus minimalinvasiven Bronchoskopien – Eine funktionelle Charakterisierung

Einleitung Die intakte respiratorische Mukosa ist ein zentraler Schutz vor inhalierten Schadstoffen, Pathogenen oder Allergenen und deren Zusammenbruch ist mit verschiedenen pulmonalen Erkrankungen assoziiert. Zurzeit stellen Transplantationen und Resektionsgewebe die primäre Quelle von Epithelzellen dar, was deren Verfügbarkeit und Diversität für die Beantwortung wissenschaftlicher Fragestellungen mittels Methoden wie ALI, Organoiden oder komplexeren 3-D Modellen limitiert. Ziel dieses Projekts ist es primäre Epithelzellen minimalinvasiv zu gewinnen und funktionell zu charakterisieren, um den Zugang zu diesen Zellen zu erleichtern.

Methode Gewebeproben wurden bronchoskopisch durch Zangen- oder Kryobiopsien entnommen, und die primären Vorläuferzellen (Basalzellen) isoliert. Der Einfluss der Entnahmetechnik auf die Zellvitalität, das Wachstumsverhalten und die Ausbeute wurden mit klassischen Isolationstechniken aus größeren Gewebestücken verglichen. In einer anschließenden ALI-Kultur wurden die Auswirkungen der Isolation durch die Messung der Barrierefunktion (transepitheliale Wiederstand – TEER), der Zillierung des Epithels (REM) und der Differenzierung (Histologie/qPCR) untersucht.

Ergebnis Sowohl aus Kryo- als auch aus Zangenbiopsien ließen sich primäre Epithelzellen isolieren und kultivieren (5-15x10⁵ Zellen/Biopsie; 80-95% Zellvitalität). Die Differenzierung von Epithelzellen im ALI-Modell zeigte sich durch erhöhte TEER Werte (>1000 Ω/cm²), Zillierung und Mukussekretion, wobei Epithelzellen aus Kryobiopsien eine verringerte Barrierefunktion (500-700 Ω/cm²) aufwiesen. Histologisch ließen sich zillierte Zellen, Becherzellen und Basalzellen in allen Proben nachweisen.

Diskussion Durch die neuen Methoden zur minimalinvasiven Gewinnung von Gewebe konnten wir die Verfügbarkeit primärer respiratorischer Zellen erhöhen und das Zellverhalten charakterisieren. Die minimalinvasiven Isolationsverfahren erhöhen die Diversität der für die Forschung zur Verfügung stehenden primären Epithelzellen und ermöglichen auch Forschungsinstituten ohne angeschlossene Transplantation oder Thoraxchirurgie die Beantwortung wissenschaftlicher Fragestellungen zur respiratorischen Mukosa.

Publication History

Article published online:
11 May 2022