전체 두께 3D 체외 결막 모델로 잔세포 분화 가능

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12261(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

체외 배양 및 고도로 특화된 잔 세포의 생성은 결막 3D 체외 등가물에서 여전히 주요 과제입니다. 점액 분비 잔 세포를 포함한 모든 생리적 요인을 포함하는 모델은 결막 질환 연구를 위한 새로운 플랫폼 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 우리는 인간 생검으로부터 일차 결막 상피 세포와 섬유아세포를 분리했습니다. 3D 모델은 상피층 또는 결합 조직과 동등한 조합으로 생성되었습니다. 마커 발현 및 장벽 기능에 대해 상피 모델을 조사했습니다. 면역형광 및 정량적 실시간 PCR을 통해 전체 두께 모델을 잔 세포 형태 및 마커 발현에 대해 분석했습니다. 공기-액체 경계면에서 배양된 단순 상피 모델은 병리학적 각질화가 있고 잔 세포 형성이 없는 중층 다층 상피를 보여주었습니다. 전체 두께 모델을 생성하는 것과 동등한 결합 조직과의 결합은 각질화되지 않은 중층 다층 상피의 형성과 잔 세포 분화를 유도했습니다. 우리 모델에서는 결막 상피 세포와 결합 조직 등가물로서 콜라겐-히드로겔에 내장된 섬유아세포의 조합을 통해 자연 결막과 높은 유사성이 달성되었습니다. 앞으로 우리의 결막 시험관 내 등가물은 잔 세포 분화, 결막 병리학 및 약물 테스트에 대한 조사를 가능하게 합니다.

결막은 매끄러운 점액을 분비하여 안구 표면의 눈물막을 형성하는 데 기여합니다1,2. 결막의 중요한 기능은 기계적 및 병원성 영향으로부터 보호하고 IgE 및 호산구가 조절하는 점액 생성을 통해 유해 물질 및 알레르기 항원에 반응하는 능력입니다3. 이 메커니즘을 통해 결막은 안구 표면의 특혜 면역 체계에 기여합니다. 습도 변동, 안구건조증, 알레르겐, 감염, 자가면역 반응(예: 스티븐스-존슨 증후군 또는 점막 유천포창)과 같은 부작용은 결막 파괴 및 결국 실명을 유발할 수 있습니다4,5.

2~9층의 중층 편평 세포와 원주 세포로 구성된 비각화 상피에는 고도로 특화된 잔 세포가 산재해 있습니다. 분비된 뮤신은 눈물막을 형성하여 안구 표면을 매끄럽게 해줍니다. 잔 세포 내부 부분의 높은 비율은 점액을 포함하는 소포로 채워져 있는 반면, 세포의 핵은 기저부에 위치합니다6. 일반적으로 뮤신은 조직 의존적이며 막 관련 뮤신과 분비된 뮤신의 두 가지 클래스로 구분됩니다. 결막 상피와 관련하여 막 관련 뮤신 MUC1, MUC4 및 MUC16뿐만 아니라 분비된 겔 형성 뮤신 MUC5AC 및 분비된 가용성 MUC7도 확인되었습니다1,7. 결막 잔 세포는 주로 MUC5AC를 발현하고 MUC161,8,9는 덜 발현합니다. 결막염, 안구 건조, 익상편 섬유아세포 이동, 섬유증 및 약물 전달을 다루는 2D 및 3D 배양을 사용하는 결막 체외 테스트 시스템이 최근 몇 년 동안 개발되었으며 중요한 정보를 제공했습니다10,11,12,13. 전체 결막 구조를 구성하는 복잡한 3D 모델은 여러 저자에 의해 개발되었으며, 결합 조직 등가물은 상피 세포 배양을 위한 발판으로 사용되었습니다. 이 연구에서는 콜라겐 I, 피브린 또는 탈세포화 결막으로 만든 스캐폴드가 사용되었으며 콜라겐 I 및 피브린 매트릭스에는 간질 세포가 포함되었습니다14,15,16. 이러한 모델은 분화, 염증 연구 및 임상 목적을 포함한 결막 연구의 특정 질문을 해결할 수 있었습니다. ELISA 및 Alcianblue/PAS 염색을 통해 이러한 모델에서 점액을 검출할 수 있지만 이식편 배양은 표준화하기 어렵고 시험관 내에서 생성된 결막 모델은 일부 특성을 표시하지만 전부는 아닙니다. 따라서 다층의 중층 상피와 잔 세포 및 컵형 구조 내부의 특정 MUC5AC 염색을 결합한 모델이 여전히 필요합니다. 또한, 이러한 특수 잔 세포의 배양은 발달 과정에서 누락되거나 알려지지 않은 핵심 요소로 인해 여전히 주요 과제로 남아 있습니다.