Biomaterials｜多細胞3D打印構(gòu)建三維類肝模型

來源：上普生物

近期，法國雷恩大學的Georges Baffet教授團隊在 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)證明具有以可重復性和高通量方式創(chuàng)建具有定義和組織架構(gòu)的復雜血管化多細胞結(jié)構(gòu)的能力。這篇研究通過使用2個肝細胞系Huh7和HepaRG，以及GelMA開發(fā)三維擠出生物打印工藝，提出了復雜肝臟模型的實現(xiàn)。打印的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出長期的活力（28天）、增殖能力、相關的肝細胞表型和功能，比使用標準DMSO處理的2D模型更好。這項工作為關聯(lián)肝實質(zhì)細胞HepaRG的復雜多細胞模型的生物打印提供了基礎。具有星狀細胞（LX-2）和內(nèi)皮細胞（HUVEC）的細胞，能夠在結(jié)構(gòu)表面定殖，從而重建偽內(nèi)皮屏障。當在3D單培養(yǎng)中進行生物打印時，TGFβ-1會調(diào)節(jié)LX-2的表達，以誘導肌纖維母細胞基因（如ACTA2和COL1A1）。在包含HepaRG，LX-2和內(nèi)皮細胞的多細胞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，精確可控的細胞間通訊是實現(xiàn)纖維化的重要一步，而多細胞生物3D打印可以實現(xiàn)這一點。

到目前為止，很少有研究能夠開發(fā)出有效且長期可行的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)的漫長而關鍵的過程。研究者使用GelMA，通過調(diào)節(jié)濃度和光照時間，在不損失打印結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的情況下，提高了細胞的生存能力。這些優(yōu)化的參數(shù)使得研究者實現(xiàn)生物3D打印的Huh7以及HepaRG細胞系的首次3D培養(yǎng)。

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

同時，研究者證明，在GelMa中進行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，強調(diào)了實質(zhì)細胞與非實質(zhì)細胞之間在膠原沉積中調(diào)節(jié)的主要作用。這說明并證實了纖維化的發(fā)展強烈地基于不同細胞類型之間的細胞通訊，生物3D打印可以實現(xiàn)構(gòu)建此類模型的一個利器。


參考文獻
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.