导
读
人疱疹性脑炎（HSE）是疱疹1型病*（HSV-1）感染中枢神经系统（CNS）所导致的。未经治疗的HSE死亡率约为70％。随着治疗溶血性HSV-1感染的药物阿昔洛韦（ACV）的问世，死亡率已降至约20％。然而，大多数脑炎幸存者患有永久性后遗症，如严重的神经系统缺陷、顺行和逆行记忆功能障碍，执行功能和语言功能障碍。除HSE以外，越来越多的证据表明HSV-1与阿尔茨海默病（AD）也存在关连。体外研究表明，阿昔洛韦（ACV）的治疗可减少AD病理学中描述的β淀粉样蛋白和磷酸化tau蛋白的积累，进一步证明抗病*治疗可抑制疾病的发展。尽管阿昔洛韦（ACV）对预防和治疗疱疹病*感染有巨大作用，HSV-1对ACV及其衍生物的抗性越来越强，特别是免疫力低下的人。此外，神经*性已被反复描述为ACV治疗肾衰竭患者的副作用。因此，我们期待具有不同于ACV的作用机理的新一代有效的、耐受性良好的抗疱疹药物的开发。
文章标题：Commentaryon,“GenerationofThree-dimensionalHumanNeuronalCultures:ApplicationtoModelingCNSViralInfections”
LeonardoD’Aiuto,NicholasRadio,VishwajitL.Nimgaonkar
翻译：Lipa
校稿：土豆胖嘟嘟
细胞平台对于发现有效的化合物起着很重要的作用。除了选择用于药物筛选实验的细胞类型外，最近几年，另一个需求也变得越来越重要：2D还是非2D。换句话说，二维细胞培养系统是否足以用于药物筛选平台？这种莎士比亚式的释义突显了药物发现领域面临的新挑战：寻找更有效的预测药物在体内活性的细胞平台。药物筛选旨在使工作流程变得简单，快速且具有成本效益。当药物筛选中的测试平台是（2D）细胞培养时，这些目标并不是特别具有挑战性。但是，一些实际和经济上的要求使潜在成功药物筛查的最重要前提变得黯淡，即由疾病相关细胞类型组成的生理相关培养系统。我们思考一下：2D细胞培养模型是组织环境的良好替代品吗？
约有85％的药物在早期临床试验中失败了。效率低下的部分原因可归因于2D培养环境不能完全复制人体组织环境。实际上，2D细胞培养模型中的细胞反应不同于体内。有越来越多的证据表明，当细胞以2D和3D模式培养时，药物反应可能会显著不同。除了药物*性的物种特异性，器官特异性和组织特异性外，药物在进行临床试验之前失败的另一个重要原因是在2D培养模型中基于细胞*性测定法的细胞表型不等同于其对应的体内情况。比较2D细胞培养模型和3D细胞模型的药物反应时，差异甚至更明显。后者是体内药物反应的更好预测模型。正在进行的传染病研究表明，3D细胞培养系统中细胞的功能可能弥补了病原体-宿主相互作用的体外和体内模型之间的差距。目前已开发出不同的方法来形成3D细胞模型。这些方法中的一些是使用合成或天然材料制成的支架，而其他方法则基于某种特定细胞类型自聚集并生成3D多细胞结构的能力。材料和试剂的成本，可扩展性等，使这些技术难以适应高通量药物筛选，以及3D细胞高内涵成像给我们带来了另一个困难。
文中提到由人诱导多能干细胞（hiPSC）生成的96孔板中无支架的粘附3D中枢神经系统（CNS）细胞培养原型，hiPSC来源的神经元细胞可以模拟人类CNS神经元的功能，并且可以生成与药物筛选工作流程兼容的细胞数量。A-3D培养物由多层细胞聚集体组成，其厚度范围大约为25μm至60μm。这些A-3D培养物显示出可检测的大小以及可接受的孔间变异性（Fig2），这是药物筛选的重要前提。
免疫组织化学分析显示A-3D培养物中皮层的发育特征。重要的是，这些A-3D培养物由分化细胞产生的细胞外基质（ECM）维持。考虑ECM成分对药物反应的影响及其在大脑中的独特组成。CNS细胞对ECM的大量分泌代表了A-3D培养系统的另一个重要优势。与3D培养高内涵药物筛选（HCS）平台相关的主要问题是从多细胞结构中快速获取z-stacks层扫图片。之前的方法是利用手动共焦成像的方法。近几年，HCS方法有了重大进展，其中涉及可用于高通量分析的激光光源的共聚焦仪器。ThermoFisherScientific的CellinsightCX7LZR仪器是7激光Nipkow转盘共聚焦平台，此平台已使用有助于球体表型评估的荧光染料进行了优化。集成光路中的多针孔Nipkow转盘共聚焦技术可对厚样品进行高分辨率成像。为了确保高通量的处理能力，CX7LZR具有基于固态激光器的照明，并配置用于从紫外到近红外波段范围的荧光成像。为了研究A-3D培养系统对高通量筛选的适用性，我们测试了不同ACV浓度（从0.1μM到50μM）对HSV-1感染细胞的病*抑制活性。我们对病*进行了基因编辑，在启动子ICP0和糖蛋白C后分别增加了EGFP和RFP报告基因。使用流式细胞仪（FC）和CX7LZR高内涵筛选（HCS）平台分析了未感染和感染两组实验细胞。通过FC和HCS估算的阿昔洛韦的最大半数抑制浓度（IC50）相当（分别为3.μM和3.μM）（Fig4），实验结果证实了CX7高内涵筛选平台对3D培养系统分析的准确性。CX7LZR能够在不到1小时的时间内完成包括共焦Z堆叠在内的板分析，而流式细胞术（FC）方法大约需要4个小时才能完成。此外，CX7HCS平台的使用克服了流式细胞术（FC）所需的细胞解离过程中由蛋白水解酶引起的细胞损伤问题。
总之，A-3D培养系统与CX7HCS技术的结合，为针对侵入人类中枢神经系统（CNS）的病*抑制剂的自动化、快速、准确的高通量药物筛选铺平了道路。
关键功能：
更快的扫描时间-只需几秒钟即可获取共焦图像；
出色的图像质量-增强的光性能均匀地照亮了整个视野，并更深入地穿透了样品，实现了图像定量；
使用多波长检测具有更高的灵敏度-可使用多种染料扩展研究内容。
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