肺のインビトロモデルにおける経上皮／経内皮電気抵抗（TEER）測定の重要性
上皮細胞および内皮細胞は、選択的透過性のようなバリア機能で知られています。肺組織は上皮細胞層で構成されており、隣接する内皮細胞層とともに肺と血液間の酸素と二酸化炭素の交換を可能にしています。現在、生物医学研究コミュニティの主要な焦点は、この新型コロナウイルス（2019-nCoV）や類似ウイルスによる感染の詳細を理解することにあります。この新しいウイルスは、肺の異物除去の正常なクリーニング能力を妨げ、肺の選択的透過性やバリア機能が著しく損なわれる可能性があります。炎症カスケードが開始されると、その悪影響は持続することがあります。
研究者は臨床医と協力して、2019-nCoV感染を予防または治療するためのワクチンや薬剤の開発に取り組んでいます。哺乳類細胞培養モデルは、肺の上皮細胞および隣接する血管や毛細血管の内皮細胞に対するウイルス感染の影響を基礎的に理解するのに有用です。TEER（経上皮電気抵抗）測定は、肺の上皮細胞、内皮細胞、および上皮-内皮二重細胞層モデルにおける薬剤やワクチンの細胞毒性試験に役立ちます。細胞培養モデルで治療薬や試薬の効果を検証することも有意義な情報を提供します。さまざまな肺細胞培養モデル（ヒトを含む）が上皮輸送の研究のために確立されており、TEER測定が有用な情報を提供しています[Ren, et al. 2016, Dekali, et al. 2014]。
過去の多くの研究では、TEER測定は、インフルエンザH1N1ウイルス感染が肺のin vitro上皮モデルに与える影響を調べるための一般的な方法の一つでした[Wu, 2 et al. 2016, Short et al. 2016, Travanty, et al. 2015, Chen, et al. 2009]。さらに、研究者たちは細胞レベルでの肺感染の詳細を理解し、薬剤スクリーニングを行うためにin vitroの3次元肺組織モデルを開発しています。[Reynar, et al. 2019, Chandorkar, et al. 2017, Sivars, et al. 2017, Braian, et al. 2015 (JOVEビデオ) Harrington, et al. 2014]。TEER測定を含む実験の簡便さと、TEER結果を他の輸送実験と関連付けられる能力により、TEER評価は肺の細胞生理学を理解するための有用な実験ツールとなっています。
World Precision Instruments (WPI)は、TEER測定に関する代表的な製品ラインで世界の生物医学研究コミュニティに知られています。WPIは、基本的なSTX2電極とともに、上皮電圧計（EVOM2）を提供しており、より高精度・高精度のためのEndOhmチャンバーやSTX HTS電極などの高度な電極オプションもあります。
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なぜWPIのEVOM2システムによるTEER測定を選ぶべきか？
- EVOM2装置は、細胞層に電荷の蓄積が起こらないように、連続的に極性を切り替える微小なマイクロアンペア電流（正負両極）を印加します。したがって、装置や技術による生理学的影響は最小限または無視できる程度です。
- 非破壊・非侵襲的な検査であり、同じサンプルを別の実験に使用できます。
- TEER測定は非常に迅速（1分未満）で、簡単に実施できます。
肺の上皮-内皮研究でTEER測定で何ができるか？
- 細胞の単層のコンフルエンス（密着度）を確認するためにTEER測定を使用します。
- 細胞単層（上皮、内皮、または二重層）のバリア機能を評価し、その完全性を検証します。変化はタイトジャンクションタンパク質の発現や局在が影響を受けている可能性を示します（Short 2016 et al., Ren, et al. 2016, Wu, et al. 2016, Derk, et al. 2015, Rewaee, et al. 2013）。
- TEERは細胞単層の透過性の指標であり、TEER測定はトレーサー分子（FITC-デキストラン、ルシファーイエローなど）を用いた透過性実験の結果を検証します[Wu, et al. 2016, Min, et al. 2016]。
- TEER値は、in vitro肺モデルにおける薬剤やウイルスの細胞毒性を迅速にスクリーニングするための予備的なツールとして使用できます（Short, et al. 2016）。
- WPIの高スループット自動化REMSシステムを使えば、96サンプルの抵抗値を10分以内に測定可能です。
TEER測定に加え、EVOM2システムは経上皮電位差（TEPD）測定も可能です。
肺の上皮研究でTEPD測定で何ができるか？
- 電位差測定は非常に簡単に実施できます[Ren, et al. 2016]。ミリボルトモードでは電気入力が関与しないため、EVOM2の測定技術はミリボルトの読み取りに影響を与えません。オームの法則 I=V/R（I=電流、V=電圧、R=抵抗）から細胞単層を流れる電流を計算できます[Zhao, et al. 2019]。
- TEPDから能動輸送経路を評価します。上皮ナトリウムチャネル（ENaC）阻害剤（アミロライド）[Zhao et al. 2019, Ren, et al. 2016]や嚢胞性線維症膜貫通伝導調節因子（CFTR）阻害剤（スルフィンピラゾン）などのチャネルブロッカーや阻害剤を選択して使用し、単層の全体的な能動イオン輸送における特定チャネルやトランスポーターの寄与を調査します。重症急性呼吸器症候群コロナウイルス（SARS-CoV）[Ji, et al. 2008]やインフルエンザウイルス[Londino, et al. 2017, Chen, et al. 2004, Fang, et al. 2002]はENaC活性を低下させることが報告されています。アミロライドの有無で肺上皮単層のTEPDまたは計算された等価電流を比較することで、ウイルス感染の文脈で有用なENaC活性データが得られます。
WPIの伝統的なEVOM2 TEER測定器とREMS自動TEER測定システムは、SARSコロナウイルスのようなウイルスとの戦いが続く中で研究者が信頼するよく知られた研究機器です。同じ技術と測定方法に基づき、最近リリースされたEVOM™ ManualおよびEVOM™ AutoはTEER測定を効率化しています。
