气液界面培养体系在呼吸道研究中的核心价值2025-12-15 08:48:41
ALI培养体系作为一种重要的体外研究模型,其核心价值在于通过物理隔离构建气液界面,从而精准模拟气道上皮细胞在体内所处的关键微环境,是当前呼吸道疾病机制研究与药物开发中广泛认可且经过充分验证的可靠平台。该模型通过将气道上皮细胞接种于胶原蛋白IV或Matrigel包被的Transwell渗透膜上,经3~7d浸没培养使细胞贴壁融合后,吸去上室培养基,使细胞顶端暴露于空气而基底侧接触下室培养基,以建立气液界面环境。随后在含分化因子的培养基中继续培养3~4周,最终分化形成具有顶端-基底极性的假复层纤毛柱状上皮。该体系体现了对体内上皮分化逻辑的仿生学应用,完整保留了气道上皮的主要细胞组成,包括纤毛细胞、杯状细胞、棒状细胞以及气道基底干细胞(ABSCs),从而高度还原了体内气道上皮的细胞多样性。成熟的ALI模型不仅能再现形态学特征,更在功能层面实现了突破,能够模拟定向黏液分泌、纤毛运动、离子转运和屏障功能等关键生理过程,且其功能完整性可通过跨上皮电阻测定和形态学分析进行系统性评估。
相较于传统的二维浸没式培养方法,该模型的显著优势在于其能够更精确地再现气道上皮分化后的复杂生物学特性。在ALI体系中形成的假复层上皮对相关研究具有重要意义:一方面,其可维持黏液-纤毛清除、紧密连接形成等功能,因而成为研究呼吸道病毒感染机制的重要工具;另一方面,其顶端与基底侧的可及性为宿主与病原体之间的相互作用研究提供了便利的实验条件,因为这种结构允许研究人员分别从顶端和基底侧进行病原体接种和样本采集。这种空间上的分离不仅有助于模拟体内病毒感染的真实路径,还能够更准确地评估病毒在不同细胞层中的传播动态及其所引发的免疫反应。
然而,ALI培养体系仍存在明显的技术局限,亟需研究者予以批判性审视。首先,原代细胞的扩增能力有限:原代ABSCs传代稳定性较差,通常在2~3代后分化能力显著下降,从而限制了长期实验的可行性,这本质上反映了当前体外培养环境在维持干细胞长期自我更新能力方面的不足,提示未来需进一步探索更为优化的干细胞微环境模拟策略。
出自《气道类器官的培养技术及其在呼吸系统疾病中的应用进展》作者黄佩滢,彭思荣,张敬。
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