肺纤维化(Pulmonary fibrosis, PF),尤其是特发性肺纤维化,是一种以肺部组织瘢痕化为特征的疾病,导致肺功能逐渐丧失。尽管其发病机制尚未完全明了,但近年来在分子病理机制的研究中取得了一些重要进展,促进了尼达尼布和吡非尼酮等药物的上市。这些药物能够在一定程度上减缓疾病的发展,但通常伴随着不良反应且无法根本治愈。因此,为了深入了解肺纤维化的发病机制并开发新疗法,建立可靠的体外模型显得尤为重要。
TGF-β是一种多功能细胞因子,参与细胞增殖、分化与凋亡的调节。当TGF-β结合到细胞受体时,会激活Smad蛋白并调控相关基因,从而促进纤维化。此外,它还通过非Smad途径(例如MAPK通路)加速纤维化过程。在肺纤维化进程中,TGF-β信号通路的异常激活是导致细胞外基质过量沉积与肺疤痕形成的关键因素之一。
近年来,利用TGF-β诱导的肺相关细胞系和肺类器官纤维化模型已成为研究肺纤维化的热门方法。相较于传统的肺纤维化模型(如博莱霉素、放射线、基因编辑等),TGF-β建模具有显著优势:
- 机制特异性:精准靶向于纤维化的核心信号通路(TGF-β/Smad信号通路),避免了炎症干扰的问题。
- 实验可控性:TGF-β的浓度和作用时间可精确调节,体外实验中48小时即可诱导稳定的上皮—间质转变(EMT)表型。
- 构建周期:建模周期短于1周,相比之下,博莱霉素及放射线模型则需数周时间。
- 多通路交互模拟:能够激活多个靶点(如Smad3、Col1a1等),模拟複杂的纤维化过程。
- 临床相关性:与COVID-19后纤维化、特发性肺纤维化等病理高度相关,能够动态模拟局部或弥漫性纤维化。
- 数据可重复性:数据重复率高达95%,结果一致性强。
- 操作难度:操作简便,无需复杂设备,降低了技术门槛。
- 成本效益:所需试剂成本低,实验效率高。
- 转化价值:支持抗纤维化药物的筛选与机制研究,具有广泛的临床前验证潜力。
尊龙凯时公司致力于提供高纯度、高活性和低内毒素的重组TGF-β1蛋白,以帮助科研人员在纤维化建模中获得更加稳定的实验结果。为此,我们推荐选择对TGF-β信号高度敏感的肺泡上皮细胞(如A549细胞系)或人胚肺成纤维细胞(HELF)进行实验。在实验中,建议使用2–10 ng/mL的TGF-β1进行处理,持续时间为24–72小时,具体浓度和处理时间可根据细胞反应的程度进行调整,最终进行模型的鉴定与分析。
- 细胞形态:观察细胞从典型的鹅卵石状上皮向梭形间质状态的转变。
- 基因水平:利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术监测上皮标志基因E-cadherin表达的下降及胶原合成相关基因(如Collagen I/III、α-SMA、Vimentin、CTGF等)的表达上调。
- 蛋白水平:通过Western Blot或ELISA定量分析TGF-β信号通路下游效应蛋白(如p-Smad3、Collagen I、α-SMA)以及炎症相关因子(如IL-6、TNF-α)。
- 胶原沉积及ECM重塑:采用羟脯氨酸比色法测定胶原含量,并通过Masson三色染色或Sirius Red染色技术观察胶原纤维的组织学变化。
- 功能学验证:利用Transwell试验评估细胞的侵袭和迁移能力,胶原凝胶收缩实验则用于验证肌成纤维细胞的收缩活性。
- 信号通路分析:通过Western Blot检测p-Smad3与Smad3的比值,以确认TGF-β介导的经典Smad信号通路的活化状态,并探讨MAPK通路相关的p38MAPK和ERK的磷酸化水平,揭示非经典信号通路的作用。
通过以上研究方法与模型构建,尊龙凯时将继续推动肺纤维化的基础与临床研究。下期内容将聚焦于肝纤维化建模的进展,敬请期待!