[發明專利]一種用于藥物篩選的頸動脈分叉三維細胞培養模型及其構建方法

在審

• 申請號: 201811152135.4
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109294971A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 林蓉;王博;陳若夢;劉亞雄;王維蓉;楊廣德;何延浩;商晨旭;姚鳳;高鴻倩
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C12N5/071
• 分類號: C12N5/071
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種用于藥物篩選的頸動脈分叉三維細胞培養模型及其構建方法，本發明用細胞為人源，彌補了動物模型不同種屬的缺陷，同時較傳統二維平面環境更接近細胞在人體所處真實微環境。這種方法能體現傳統2D細胞培養的條件可控制性及直觀性，可以將2D細胞培養體系與組織器官研究聯系起來，從而有效模擬不同病理刺激對體內細胞功能的影響，對細胞功能的評價更加準確；本方法相比已有的三維類血管結構培養，給予模擬人體不同病理環境下的刺激因子，進而對細胞在疾病狀態下形態、功能的改變進行研究。

技術領域

本發明屬于細胞模型制備技術領域，涉及一種用于藥物篩選的頸動脈分叉三維細胞培養模型及其構建方法。

背景技術

根據世界衛生組織統計，心血管疾病是全球的頭號死因，到2030年，死于心血管疾病的人數將增加至2330萬人，而其治療花費可能將高達20萬億元。中國心血管病危險因素流行趨勢明顯，導致了心血管病的發病人數持續增加。今后10年心血管病患病人數仍將快速增長。目前，心血管病死亡占城鄉居民總死亡原因的首位，農村為45.01％，城市為42.61％。心血管病的疾病負擔日漸加重，已成為重大的公共衛生問題。內皮功能障礙是動脈粥樣硬化、冠心病、腦血管病和血栓栓塞性疾病等心血管疾病的主要病理基礎。而內皮功能障礙是動脈粥樣硬化、高血壓及腦梗死等心血管系統疾病的始動因素和中心環節。到目前為止，內皮功能障礙的發病機制尚未完全清楚，存在多種學說，涉及多種危險因素，以至臨床缺乏有效的防治藥物。因此，迫切的需要構建合適的內皮損傷模型，作為研究內皮細胞功能障礙分子機制并進行防治的重要工具。

大量研究表明，傳統二維平面細胞培養皿模型不能很好地反映體內細胞的微環境，而且缺乏生理相關性，不能反映組織架構的動態性和高度復雜性，不適合用于準確預測生理器官的反應，如要研究細胞與細胞、細胞與基質之間的相互作用及其機制等用2D培養難以達到研究目的。很多研究已報道了3D和2D模型在藥物作用和關鍵細胞過程如細胞分化、形態、信號通路等上的不同點，表明了體外3D模型對于基礎研究的重要性。3D培養將具有三維結構的不同材料的載體與同種或不同種類的細胞在體外培養，使細胞能在載體的三維立體空間結構中遷移、生長，構成三維的細胞-載體復合物。3D培養環境模擬了細胞在體內的生存環境，可使細胞呈立體生長，有利于研究細胞-細胞間及旁分泌對細胞的作用，從而能更好地觀察細胞的表型、功能，基因、蛋白質的表達，以及對藥物和刺激的反應。以往體外實驗研究在二維TCP上進行內皮細胞培養，細胞由于其培養環境與體內的差異，其表型和功能可能發生改變從而導致不能較好反映內皮細胞在體內的功能。

因此，如果能夠利用較好模擬人體微環境的三維立體培養細胞模型，構建合適的細胞培養模型將成為探討血管細胞功能及分子機制的重要工具。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于藥物篩選的頸動脈分叉三維細胞培養模型及其構建方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開的用于藥物篩選的頸動脈分叉三維細胞培養模型的構建方法，包括以下步驟：

1)制備三維中空水凝膠流道

首先根據統計得到的人體頸動脈血管形態和尺寸數據，通過計算機輔助建模軟件設計得到仿生頸動脈血管結構模型，然后基于光固化3D打印技術制備具有三維中空仿生血管結構的水凝膠流道；

2)制備頸動脈分叉三維細胞培養模型

制備濃度為1×10⁵～2×10⁶Cells/mL的HUVEC混懸液，然后將HUVEC混懸液灌入步驟1)制得的水凝膠流道中，旋轉種植使細胞貼壁生長，再向水凝膠流道中加入培養基，于37℃、5％二氧化碳的氣體培養箱中孵育1～4d，制得頸動脈分叉三維細胞培養模型。