三维生物打印构建胆囊癌体外肿瘤模型
背景 肿瘤正逐渐成为世界各国公众健康的首要负担，而抗肿瘤药物在肿瘤的综合治疗中扮演着重要的角色。长期的实验证明传统的二维药物筛选方法无法真实的再现肿瘤复杂的耐药机制。而人源肿瘤异种移植模型和近年来新出现的肿瘤类器官技术虽然在肿瘤耐药性研究和个体化治疗上取得了一定的进展，但它们也有各自难以克服的缺陷。三维生物打印技术相较于类器官具备更高的自由性，并且可以通过多通道打印的方式控制不同组分的三维分布，更有利于构建复杂的肿瘤微环境。本研究希望通过生物三维打印技术构建含有多细胞组分的三维肿瘤模型，以实现抗肿瘤药物的筛选、耐药性机制等体外研究目的。 方法 本实验采用三维生物打印机作为平台，利用明胶和海藻酸钠盐作为载体，将胆囊癌细胞系GBC-SD、人脐静脉内皮细胞HUVEC、成纤维细胞系CCC-ESF-1以及经过佛波酯诱导的单核细胞THP-1，打印为内环为肿瘤细胞，外环为间质细胞的三维同心圆样体外肿瘤模型。在三维培养过程中未人为添加外源性生长因子。模型构建后，研究者通过形态学分析、Calcein-AM/PI存活染色、CCK-8细胞活性实验对模型进行功能评价，并实验通过CK7/Ki-67、CD68/CD163、CK7/CD31、CD68/αSMA免疫荧光染色对各个细胞组分进行免疫表型定位。研究者通过CCK-8实验测量抗肿瘤药物作用72小时后的细胞活性，并通过GraphPadPrism7软件拟合以计算吉西他滨和瑞格菲尼对该体外肿瘤模型的半数抑制浓度。 结果 在该三维生物打印体中，各细胞形态与二维培养条件下明显不同，呈现散在的球型成团分布。肿瘤细胞与各种间质细胞按实验预期呈内外差异性分布。随着培养时间的延长，细胞微球体逐渐增大。在三维培养的前7天内，各组打印体内的细胞数目和存活率基本稳定，在7天后由于CaCI2固定作用造成的打印体边缘硬化和皱缩使得细胞总数、细胞存活率略有下降。本实验还发现相较于肿瘤细胞系，打印对间质细胞的损伤更大。CK7/Ki-67染色证明模型中的肿瘤细胞具备增殖能力，CD163+染色证明构建的肿瘤微环境能够成功将巨噬细胞极化为M2型巨噬细胞，CollagenⅣ及αSMA免疫荧光染色阳性证明CCC-ESF-1能够在模型中存活并分泌胶原蛋白，但CD31染色未能定位内皮细胞。研究者进一步测量了吉西他滨(IC50=33.68uM，95％置信区间29.24-39.97uM)和瑞格菲尼(IC50=10.91uM，95％置信区间9.664-12.400uM)对该多组分肿瘤模型模型的半数抑制浓度。 结论 本实验利用三维生物打印技术成功构建了一种体外多细胞组分肿瘤模型，并证明了其中多个组分能够在模型中稳定生长并具备相应的功能，这将为体外研究肿瘤微环境提供一个有力的工具。
胆囊癌;三维生物打印;肿瘤模型
中国医学科学院北京协和医学院
博士
临床医学
毛一雷
2020
中文
R735.8
2021-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）