Historical mammalian in vitro cell culture is reliant on air oxygen-based culture systems. This is because of the ease of their application and not due to their replication of the physiological milieu. In fact, the in vivo, physiological oxygen (physioxia) levels range from near anoxic to around 14% O₂ at the alveoli with a mean range throughout the body’s tissues of 2 – 5% O2. We, and others, have shown previously that maintenance of naïve stemness of both adult blood and embryonic pluripotent stem cells requires a physioxia culture environment.

哺乳动物细胞的体外培养依赖于空气氧基培养系统。这是因为它们易于应用，而不是因为它们复制了生理环境。事实上，在体内，生理氧(生理性氧)水平在肺泡中从缺氧到大约14%的氧气，在全身组织中的平均范围是2 - 5%的氧气。我们和其他学者已经发现，维持成人血液和胚胎多能干细胞的原生干性需要一个模拟生理氧的培养环境。

 

Respiratory disease and disorder remains an under addressed aspect of research. This is in stark contrast to the exceptional burden it places on healthcare systems. For example, Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is the 3^rd leading cause of death and 2^nd most common cause of emergency hospital admission in China, has no cure and only progressively ineffective treatment availability. We have now applied the principles of physioxia culture to describe the successful isolation of distal airway stem cells (DASC) from both porcine and human (COPD and healthy) respiratory tissues. These p63^+ve DASC are immortal, non-transformed, non-ciliated, ACE2^+ve, and retain a capacity to differentiate into all respiratory cell lineages found within the lung. Differentiation was enhanced by exposing physioxia isolated and expanded DASC to air/liquid interfaces while air oxygen isolated DASC rapidly lose their differentiation capacity. In summary, the application of physioxia culture principles to a challenging respiratory model has enabled a bank and lot, reproducible, culture system for enhanced study of respiratory disease and disorder.

呼吸系统疾病和紊乱仍然是研究中未得到充分解决的一个方面。这与它给医疗系统带来的异常负担形成了鲜明对比。例如，慢性阻塞性肺疾病(COPD)是中国第三大死亡原因和第二大最常见的急诊入院原因，目前无治愈方法，治疗效果会随着治疗的逐步深入渐渐地变得无效。我们现在已经应用生理氧培养的原理来描述从猪和人类(COPD和健康)呼吸组织中成功地分离出远端气道干细胞(DASC)。这些p63+ve DASC是永生的、非转化的、非纤毛的、ACE2+ve，并保留向肺内所有呼吸细胞谱系分化的能力。通过暴露分离出的生理氧和扩大的DASC到空气/液体界面来增强其分化能力，而空气分离出的DASC则迅速丧失其分化能力。综上所述，将生理氧培养原理应用到具有挑战性的呼吸模型中，为加强对呼吸系统疾病和紊乱的研究提供了大量、可重复性的培养系统。

 

演讲嘉宾

Nicholas Robert Forsyth

Guy Hilton Research Laboratories, Institute of Science and Technology in Medicine, Keele University 

Research Interest:

Stem Cell Biology,Bioengineering and Therapeutics，Cell and Tissue Engineering ，Cell Therapy

干细胞生物学，生物工程和治疗学，细胞与组织工程，细胞治疗

 

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