气液界面(ALI)的研究一直是代表的黄金标准在活的有机体内生物科学在体外文化环境。由于它将培养物的一侧暴露在液体介质中，另一侧被空气包围，因此该技术非常适合研究呼吸道上皮细胞，因为它们与液体和空气都相互作用体内。
尽管ALI实验在研究哮喘和慢性阻塞性肺病等多种呼吸系统疾病方面至关重要，但随着科学家们探索新型冠状病毒的呼吸基础，它现在变得极其关键。ALI已经扩大了科学家对导致COVID-19的病毒的了解;研究已经发表在新英格兰医学杂志以及其他精英医学期刊，还有更多的期刊即将出版。
ALI将在临床前研究中变得更加关键。我们采访了康宁生命科学公司的产品线经理、MS、博士Shabana Islam，了解原因，并学习研究人员在实验室应用ALI技术时应该考虑的最佳实践。
ALI系统由顶部和底部外侧隔室组成，它们由多孔过滤支架(如预涂渗透支架)隔开。细胞在顶端表面培养;当它们汇合时，它们穿过基底-根尖阈值。由于基质停留在基底侧，根尖界面上的细胞被空气包围，细胞分化后形成根尖微环境。
基面可与介质接触，使其通过微孔膜扩散进料并湿润根尖侧。随着细胞的分化，根据细胞来源，例如，气道上皮细胞，它们分泌粘液进入根尖室。伊斯兰指出，这种活动与呼吸系统的研究非常一致，因为它在生理上模仿了上皮细胞的行为体外。
“细胞分化是气道上皮细胞的一个特征，”伊斯兰说。“因此，模型应该包括细胞分化和维持的能力，而这可以通过气液界面实现。”
当从原代细胞建立ALI培养时，第一步是将细胞从组织中分离出来。然后，稀释细胞和种子它们在细胞培养插入的渗透膜上。表面涂有细胞外基质如I型或IV型胶原蛋白是培养细胞的良好选择。
根据细胞类型和培养所需的时间，培养细胞三到六周。上皮细胞完全分化，形成纤毛细胞、杯状细胞和基底细胞在活的有机体内人类上皮细胞。
该工作流程的端到端解决方案可以包括无涂层传输或预涂层渗透支架。多井伴生板，如康宁®Falcon®6井深井板，是长期培养的解决方案，可以减少培养基更换的频率，节省劳动力，并将污染风险降到最低。
因为它可以培养在活的有机体内类细胞在体外模型，气液界面通常用于研究肺部疾病，包括细胞间信号传递和疾病建模。康宁客户Epithelix例如，在其广受欢迎的MucilAir上成功地使用了ALI方法在体外人气道上皮细胞模型。
ALI在研究囊性纤维化方面的潜在应用也具有有趣的前景。囊性纤维化是一种罕见的肺部疾病，影响着全球7万人囊性纤维化基金会说而且患者对患者的治疗反应差异很大，因此需要对个性化治疗进行更多研究。从患者身上收集并与ALI进行培养的鼻腔细胞可以帮助填补这些知识空白。
伊斯兰说:“使用鼻腔细胞的好处是，它们很容易从患者身上获得，用于创建ALI培养。”她补充说，如果没有ALI，研究人员探索个性化方法的能力就会受到内在的限制。
“动物模型非常昂贵和耗时，而且动物与动物之间存在相当大的差异，”她说。“通过鼻腔细胞的气液界面培养，可以最小化变异，使细胞生长得更快。”
然而，急性呼吸道感染的可能性并不局限于呼吸系统。一些研究，杂志家畜的繁殖已经探讨了它在女性生殖道中的潜在用途，包括胚胎微环境和对辅助生殖的影响的研究。其他研究探索了消化道和器官型皮肤等效的应用，用于伤口愈合、真皮重塑和癌症研究。
ALI模型的一个显著好处是它们比动物模型的变化更小。为了最大化效益，Islam建议从端到端的一致性，并建议使用代表目标组织的细胞模型。
“不管目标组织是什么在活的有机体内对于终点目标，你应该尝试创建具有代表性的细胞模型，具有相关和可比的因素，例如，剂量指标和类似的统计比较，以制定一个标准，”她说。“当你使用渗透性支架时，要知道膜的孔径、孔密度和培养基的选择都是你可以控制的变量。”
有很大的动力ALI细胞培养随着COVID-19的持续，呼吸系统疾病的患病率和发病率上升，这一势头可能会获得动力。考虑到ALI培养的低成本和相对快速的吸收，对于想要参与其中的科学家来说，机会很多——而且有比以往任何时候都更多的创新供应来帮助加速你的研究。
需要帮助为您的下一个ALI项目为您的实验室配备正确的设备和用品吗?请与我们联系以获得定制的推荐。
