[发明专利]屏障功能测量

说明书

本发明涉及用于测量化合物对上皮细胞屏障功能的调节作用的改进的方法。所述方法允许单独或组合的试验化合物的高通量筛选。改进上皮屏障功能的化合物或负面地影响上皮屏障功能的化合物可使用本文所述的方法分析。

背景技术

上皮组织包含四种基本组织类型之一(上皮组织、结缔组织、肌肉组织、和神经组织)。上皮细胞在动物(脊椎动物和无脊椎动物两者)以及植物中发现，并且在生物体的生理中起重要作用。

上皮细胞衬贴(line)在身体的腔道(cavity)和内腔(lumen)的外部和内部两者。内皮(血管、心脏、和淋巴管的内衬)和间皮(形成心包、胸膜、和腹膜的壁)是上皮的特化形式。

上皮细胞形成作为内部身体的防护的上皮屏障。细胞和它们形成的屏障分隔身体的内部和外部腔道，并且为身体提供选择性吸收和分泌特定物质的手段。由于该原因，上皮屏障和上皮细胞在例如化学和营养吸收、跨细胞转运、感觉的觉察、废物排泄、和保护免受微生物感染等的多种生物过程中是重要的。所有上皮通常通过胞外纤维基底膜与下面的组织分隔开。

作为实例，上皮形成肺的结构，包括肺泡或气囊，并且衬贴多数器官，例如胃和小肠、肾、和胰腺。它们还衬贴食管，并且在管和腺例如胆管和唾液腺中发现。它们形成味蕾，衬贴鼻、耳和眼以及皮肤。

内皮是衬贴血管和淋巴管的内表面的内皮细胞薄层，在内腔中的循环血液或淋巴与管壁的剩余部分之间形成界面，例如血脑屏障。

间皮细胞形成衬贴身体的浆液腔(serous cavity)和内部器官的特化扁平样(pavement-like)细胞单层。称为间皮的该层的主要功能是提供滑的、非粘附的、和保护性的表面。然而，间皮细胞起其他关键作用，包括跨浆膜腔(serosal cavity)的流体和细胞运输、抗原呈递、炎症和组织修复、凝血和纤维蛋白溶解以及肿瘤细胞粘附。

上皮细胞由多种可区别特性表征。上皮细胞在称为上皮的组织片中结合在一起。这些片通过多种类型的相互作用保持在一起，所述相互作用包括紧密连接(tightjunction)、粘着连接(adheren)、桥粒(desmosome)、和间隙连接(gap junction)。紧密连接起着上皮细胞的顶(上部)和基部(下部)区域之间的划定以及两个区域之间的极化的作用。上皮在基部侧(basal side)通过称为基部层(basal lamina)的基部膜支撑。

如所述的，一个区别特征是将极化的上皮细胞的质膜分隔为顶部和基底侧部的紧密连接的形成。细胞的顶部(apical portion)是当例如在组织培养板上、在体外生长的细胞单层中取向时细胞的暴露部分或顶部部分(top portion)。在体内的上皮细胞片(epithelial cell sheet)的上下文中，顶面将暴露于由上皮衬贴的内腔。细胞的基底侧面由底部或基部以及侧(side)部或侧向(lateral)部构成。在组织培养板上生长的细胞的上下文中，细胞的基底侧膜是接触组织培养板的细胞部和位于紧密连接下的细胞侧部。在体内的上皮细胞片的上下文中，细胞的基底侧面将暴露于由上皮衬贴的身体的内部部分。多种蛋白质特异性地定位于顶膜或基底侧膜。

鉴于重要性，上皮细胞(包括内皮细胞和间皮细胞)广泛用于研究多种生物过程并不奇怪。所述细胞非常适用于例如分子细胞生物学、(微生物)发病机制、药理学、和毒理学等领域的研究。

已开发多种模型系统来研究上皮细胞和屏障功能。研究上皮细胞通常需要进入或改变与上皮细胞的顶面或基底侧面接触的培养基的能力。由于标准组织培养装置不允许这类操作，已开发特化细胞培养装置。用于多数体外模型系统的主要装置是可渗透组织培养板插入物(insert)，例如(Corning,Inc.,Lowell,Mass.)。这些装置提供可插入组织培养板的孔中的人造的可渗透生长支撑体(permeable growth support)。通过穿过可渗透生长支撑体的表面培养极化的细胞单层，所述极化的细胞单层将起到分隔组织培养孔的顶室和基底侧室的选择性屏障的作用。