Biomaterials｜多細(xì)胞3D打印構(gòu)建三維類肝模型

來(lái)源：上普生物

近期，法國(guó)雷恩大學(xué)的Georges Baffet教授團(tuán)隊(duì)在 Biomaterials期刊上發(fā)表了“3D culture of HepaRG cells in GelMa and its application to bioprinting of a multicellular hepatic model”的文章。

生物3D打印是一種新興技術(shù)，已經(jīng)證明具有以可重復(fù)性和高通量方式創(chuàng)建具有定義和組織架構(gòu)的復(fù)雜血管化多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的能力。這篇研究通過(guò)使用2個(gè)肝細(xì)胞系Huh7和HepaRG，以及GelMA開發(fā)三維擠出生物打印工藝，提出了復(fù)雜肝臟模型的實(shí)現(xiàn)。打印的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出長(zhǎng)期的活力（28天）、增殖能力、相關(guān)的肝細(xì)胞表型和功能，比使用標(biāo)準(zhǔn)DMSO處理的2D模型更好。這項(xiàng)工作為關(guān)聯(lián)肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞HepaRG的復(fù)雜多細(xì)胞模型的生物打印提供了基礎(chǔ)。具有星狀細(xì)胞（LX-2）和內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）的細(xì)胞，能夠在結(jié)構(gòu)表面定殖，從而重建偽內(nèi)皮屏障。當(dāng)在3D單培養(yǎng)中進(jìn)行生物打印時(shí)，TGFβ-1會(huì)調(diào)節(jié)LX-2的表達(dá)，以誘導(dǎo)肌纖維母細(xì)胞基因（如ACTA2和COL1A1）。在包含HepaRG，LX-2和內(nèi)皮細(xì)胞的多細(xì)胞3D打印結(jié)構(gòu)中，我們證明了原纖維膠原沉積，而這在單獨(dú)使用HepaRG或LX-2的單一培養(yǎng)物中從未觀察到。這些觀察結(jié)果表明，精確可控的細(xì)胞間通訊是實(shí)現(xiàn)纖維化的重要一步，而多細(xì)胞生物3D打印可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

到目前為止，很少有研究能夠開發(fā)出有效且長(zhǎng)期可行的3D生物打印肝臟模型。主要障礙之一是生物墨水選擇和確定有效使用參數(shù)的漫長(zhǎng)而關(guān)鍵的過(guò)程。研究者使用GelMA，通過(guò)調(diào)節(jié)濃度和光照時(shí)間，在不損失打印結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的情況下，提高了細(xì)胞的生存能力。這些優(yōu)化的參數(shù)使得研究者實(shí)現(xiàn)生物3D打印的Huh7以及HepaRG細(xì)胞系的首次3D培養(yǎng)。

研究者在無(wú)DMSO的情況下培養(yǎng)的GelMa中HepaRG細(xì)胞的數(shù)據(jù)顯示，存活率和肝分化程度與以DMSO二維培養(yǎng)的細(xì)胞接近或更高。分化在培養(yǎng)14天時(shí)最佳，并在高水平下保持長(zhǎng)達(dá)28天。

同時(shí)，研究者證明，在GelMa中進(jìn)行HepaRG / LX-2 / HUVECS的生物印跡共培養(yǎng)構(gòu)成了研究膠原蛋白合成和沉積的合適模型，強(qiáng)調(diào)了實(shí)質(zhì)細(xì)胞與非實(shí)質(zhì)細(xì)胞之間在膠原沉積中調(diào)節(jié)的主要作用。這說(shuō)明并證實(shí)了纖維化的發(fā)展強(qiáng)烈地基于不同細(xì)胞類型之間的細(xì)胞通訊，生物3D打印可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建此類模型的一個(gè)利器。


參考文獻(xiàn)
Marie, C., Frédéric, E., Hugo, O., Sophie, R., Jean-Christophe, F., Sophie, L., Vincent, L. and Georges, B., 2020. 3D culture of HepaRG cells in GelMa and its application to bioprinting of a multicellular hepatic model. Biomaterials, p.120611.