[發明專利]用于形成三維多細胞集群的方法和裝置

無效

• 申請號: 201280046625.0
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN103917640A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: M.奧贊;M.博恩斯;F.馬丁-貝爾蒙特;A.E.羅德里格茲弗拉蒂塞利;J.揚
• 申請（專利權）人: 賽圖公司;科學研究高級理事會
• 主分類號: C12N5/00
• 分類號: C12N5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 閆桑田

技術領域

本發明涉及用于體外形成三維多細胞集群(three-dimensional?multicellular?assemblies)的裝置和相關方法。具體地，本發明涉及用于形成具有組織化結構(organised?structure)的三維多細胞集群的裝置和方法。

發明背景

常規上已經使用體內動物檢查或者體外細胞或細胞系的細胞培養來研究細胞生理學和病理生理學。當生長在二維載體(例如塑料盤或玻璃蓋玻片)上時，細胞趨向于形成單層。最近，在用細胞外基質凝膠(例如膠原蛋白凝膠或MatrigelTM，或兩者的組合)處理過的載體上的細胞體外培養已經證實了細胞生長為三維多細胞集群的能力，該三維多細胞集群能夠發育成封閉的腔，從而獲得更加生理學上相關的結構。這些集群更通常被稱作細胞器，而培養體系通常被稱作器官型細胞培養(organotypic?cell?culture)。

組織培養(organoid?culture)不僅使它們的最初組織在構造上相似，而且在功能上也相似。事實上，在二維單層細胞培養中所不要求的許多途徑和分子對細胞器的生長是關鍵的。如此，相比于二維單層細胞培養，器官型培養體系對細胞死亡更具回復性(resilient)。因此，已經使用基于二維細胞的測試將對腎臟或肝臟細胞有高毒性的許多藥物從重要的篩選和試驗中排除，這些藥物可能不會影響三維細胞組織。相反，不會誘導單層細胞培養中的細胞毒素響應的許多藥物可以修改器官生理學的方面(例如，離子通道輸送和細胞旁路水輸送)，其只能夠在三維培養體系中研究。此外，許多病理學條件，例如上皮細胞-間充質細胞轉換或腔閉塞，在組織-培養細胞中只是生理學上相關的特征。相應地，組織培養用于許多應用，包括診斷、移植和藥物開發(Herlyn等人的美國專利7,217,570B2)。

然而，現有組織化細胞培養方法存在許多問題。簡而言之，在沒有對細胞器的形成加以控制的環境中進行組織化細胞培養。包含腔形成(formation)的細胞器結構是隨機的、散在的和不可預測的，細胞器彼此并不相似且高含量的快速分析是困難的或不可能的。相應地，已經有人嘗試標準化的器官生長(Kataoka等人的美國專利2004/0197907、Kataoka等人的美國專利2010/7691369B2、Sokabe等人的美國專利2010/0331216A1和Fang等人的美國專利2009/0298166A1)。

例如，文件US2010/0331216A1公開了包含由側壁定界的方孔(square?well)陣列的細胞培養容器，其中每個側壁具有允許相鄰的孔間通信的中心開口。

限定中心開口尺寸以便使孔細胞和鄰孔細胞的接觸最小化。

然而，在該容器中，在每個孔中使細胞形成多層，且由此不會具有組織化結構(器官化、有機化機構(organized?structure))。

另一個用于形成三維多細胞集群的方法由F.Xu等人公開(“A?three-dimensional?in?vitro?ovarian?cancer?coculture?model?using?a?high-throughput?cell?patterning?platform”,Biotechnol.J.2011,6,204-212)。

該方法在于用Matrigel^TM涂覆培養圓盤，并在Matrigel^TM上的特定位置處沉積包封單獨細胞的微滴。

然而，每個微滴內的細胞集群的機體組成不受控制，且細胞集群可以以一個液滴接另一個的不同方式構成。

為了更好地控制三維多細胞集群的培養，C.M.Williams等人公開了包含微孔陣列的經微制的PEG-纖維蛋白素原水凝膠載體(“Autocrine-Controlled?Formation?and?Function?of?Tissue-Like?Aggregates?by?Primary?Hepatocytes?in?Micropatterned?Hydrogel?Arrays”,Tissue?Engineering:Part?A,Vol.17,Nos7and8,2011)。

盡管微孔對肝細胞是非粘附性的，原代肝細胞在每個微孔中生長并聚集成三維聚集體，其細胞分泌基質能夠粘附于微孔的壁上。

然而，正如在本文中提到的，在二維(即非模型(non-molded))水凝膠上的原代肝細胞培養是不成功的，因為細胞不會附著于載體而只是形成漂浮的球狀物。