[發明專利]基于器官芯片的低氧模擬人早期胎盤發育微環境的方法

有效

• 申請號: 201811040903.7
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN110885780B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 秦建華;王慧;朱玉娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C12N5/073
• 分類號: C12N5/073
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

本發明公開了一種基于器官芯片的低氧模擬人早期胎盤發育微環境的方法，該方法主要包括以下步驟：孔板修飾與人多能干細胞(hPSC)接種培養、細胞消化并接種于三維基質中、不同氧氣濃度下早期胎盤發育模型的建立、細胞形態及功能表征等步驟，本發明利用hPSC的自組裝性質在三維基質材料中形成了具有近生理的三維空腔結構，同時考察了在不同氧氣濃度下建立的早期胎盤發育模型中細胞形態及功能的差異，證實了低氧條件下胎盤發生中滋養層細胞侵襲能力明顯增強。該發明可為探索人類胎盤發生中HIF信號通路及分子機制研究提供一個新思路與技術平臺。

技術領域

本發明涉及胎盤發育學、表觀遺傳學、醫學以及細胞生物學領域，具體涉及一種基于器官芯片的低氧模擬人早期胎盤發育微環境的方法。

背景技術

全球妊娠異常發生率呈逐年攀升趨勢，且由多方面因素造成，其中胎盤發育異常是主要因素。美國紐約州立基礎醫學研究院高級終身研究員鐘南教授表示：“越來越多的研究表明，人類兒童期甚至成年期的疾病，都和胎盤的生長發育有關。”繼美國啟動人類胎盤計劃后，中國的產科專家也愈發關注胎盤的研究，研究內容主要涉及胎盤結構、感染與炎癥、基因組學與胎盤、胎盤功能、環境因素與胎盤等相關領域。正是因為胎盤存在的時間節點是最為短暫的，現代醫學對其研究的深入程度，遠不如其他臟器來得深刻，這也引起了科研工作者的極大關注。

胎盤的發育，開始于胚泡的植入，通過為發育中的胎兒提供有效的營養和氧氣，對胎兒的生長至關重要。早期人類胎盤發育包括蛀牙周圍的滋養層前驅的分化、成熟到合胞體滋養層和侵襲型滋養層等亞型的出現，其中氧氣的供應并不是一個恒定值，也就是說在胎盤發育的過程中氧氣的含量在不同的階段是不一樣的。妊娠在0-13周之間，受精胚泡嵌入子宮壁，胎兒和胎盤開始發育，此時，胎盤就處在一個相對低氧的環境。然而，對胎盤發育的研究由于受到實驗障礙的困擾，人們對它的理解仍然很差。

人體多能干細胞(hPSCs)，在自我更新的基態與胚胎細胞相似，但hPSCs在模擬早期胎盤發育方面的適用性仍未確定。雖然人妊娠過程中胎盤所處的氧氣濃度在不同階段是不同的，但目前研究氧氣對早期胎盤發育中細胞形態及功能影響研究很少，包括對滋養層細胞的分化，融合型滋養層細胞及侵襲型滋養層細胞等亞型的出現，特別是在低氧條件下的研究，其中也涉及HIF相關的信號通路的研究及分子機制的探究。這些有助于我們更深入了解胎盤的發生，為探索人類胎盤發育和胚胎發育在細胞水平、基因測序和分子機制方面提供技術支撐。也可以幫助醫學界更好地認識生命的本質，進一步開展對相關生命功能的研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于器官芯片的低氧模擬人早期胎盤發育微環境的方法，該模型是在3D基質中模擬人早期胎盤的發育形成具有近生理的三維結構，并考察了氧氣濃度對人早期胎盤發育的影響，其中包括氧氣對細胞形態及功能的影響。該模型可為探索人類早期胎盤發育中細胞形態學研究、表觀遺傳學研究、分子機制及信號通路研究提供技術平臺。

本發明一種基于器官芯片的低氧模擬人早期胎盤發育微環境的方法，采用三維基質材料人工基底膜(Matrigel)，按照以下步驟進行：

(1)孔板修飾與人多能干細胞(hPSC)接種培養

6孔板先用人工基底膜(Matrigel)修飾并放于4°冰箱，之后放入37°培養箱20-50min，用細胞消化液室溫消化，用細胞刮板刮下細胞團，離心600r 1-3min，細胞用含Y27632的mTeSR1培養基重懸使細胞為小團塊后接種于已修飾好的6孔板，37°培養1-4h后將培養液更換為不含Y27632的mTeSR1培養基培養。

所述人工基底膜修飾6孔板具體為：將人工基底膜稀釋500-1000倍，每孔1.5ml稀釋液，放于4°冰箱4小時-7天；

所述含Y27632的mTeSR1培養基中，Y27632的濃度范圍為1-100mM。

(2)細胞消化并接種于三維基質中