[發(fā)明專利]一種構(gòu)建膠質(zhì)瘤體外3D培養(yǎng)和分析體系的方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110315152.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN112921000B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董志強(qiáng);王碩文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N5/09
• 分類號(hào): C12N5/09;C12Q1/02
• 代理公司: 武漢天領(lǐng)眾智專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42300
• 代理人: 王能德

本發(fā)明涉及腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)和分析技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種膠質(zhì)瘤體外3D培養(yǎng)和分析體系的構(gòu)建方法及應(yīng)用，所述方法步驟包括，基于腦內(nèi)組分及彈性模量配制基質(zhì)膠，將懸滴培養(yǎng)的膠質(zhì)瘤腫瘤多細(xì)胞球包埋入基質(zhì)膠，并結(jié)合高內(nèi)涵細(xì)胞成像進(jìn)行檢測(cè)和量化分析，從而獲得膠質(zhì)瘤體外3D培養(yǎng)和分析體系；本發(fā)明所述培養(yǎng)和分析體系的構(gòu)建方法中基質(zhì)膠生化組成及彈性模量更接近腦部實(shí)際情況，模型中細(xì)胞遷徙過程相較于目前常用檢測(cè)細(xì)胞遷徙能力的劃痕實(shí)驗(yàn)和Transwell實(shí)驗(yàn)，理論上更加符合膠質(zhì)瘤細(xì)胞在腦部的實(shí)際遷徙特征，可在檢測(cè)細(xì)胞遷徙能力過程中提供了更多的信息維度，能夠更好地為量化膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷徙能力及深入探究膠質(zhì)瘤遷徙相關(guān)機(jī)制提供模型支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)和分析技術(shù)，具體涉及一種構(gòu)建膠質(zhì)瘤體外3D培養(yǎng)和分析體系的構(gòu)建方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞通常可侵襲至距離原發(fā)灶數(shù)厘米遠(yuǎn)的部位，甚至能遷移進(jìn)入對(duì)側(cè)腦半球(Michael D et al 2015)(K.Kallenberg 2013)。但區(qū)別于其它惡性實(shí)體瘤，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤并不依賴血管腔或淋巴腔進(jìn)行轉(zhuǎn)移擴(kuò)散。而主要是沿血管壁及腦實(shí)質(zhì)進(jìn)行浸潤(rùn)性擴(kuò)散(Vishnu Anand Cuddapah et al 2014)。腦部大血管和毛細(xì)血管后小靜脈被兩層基底膜包圍，毛細(xì)血管被一層復(fù)合基底膜包圍(Michael Sixt et al 2001)(Reese T.S,Karnovsky M.J 1967)，基底膜是由50-100nm厚的ECM分子組成的特殊細(xì)胞外基質(zhì)，富含層粘連蛋白、纖維連接蛋白、玻連蛋白以及硫酸肝素蛋白聚糖等(Vishnu Anand Cuddapah etal 2014)(Gabriel Benton et al 2014)，腦實(shí)質(zhì)中的基質(zhì)則主要由蛋白聚糖以及其結(jié)合物——透明質(zhì)酸和肌腱蛋白等組成(Zimmermann D R,Dours Zimmermann M T 2008)，其中透明質(zhì)酸是一種非硫酸糖胺聚糖，占據(jù)大腦細(xì)胞外體積的絕大部分。惡性膠質(zhì)瘤中的透明質(zhì)酸含量高于正常腦組織，體外實(shí)驗(yàn)也顯示透明質(zhì)酸可促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲和遷移(Koochekpour S et al 1995,Radotra B,McCormick D 1997,Hayen W et al 1999,GieseA et al 1995)。此外隨著生物物理與腫瘤進(jìn)展串?dāng)_之間的研究越來越多，發(fā)現(xiàn)在2D聚丙烯酰胺基質(zhì)上培養(yǎng)的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞其形態(tài)、增殖能力受ECM剛度的調(diào)節(jié)(Ulrich TA etal 2009)(Sen S et al 2009)，此外在基于透明質(zhì)酸的3D可調(diào)節(jié)剛度水凝膠中，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)與水凝膠的剛性亦具有依賴關(guān)系(Ananthanarayanan B et al2011)。

為更有效的治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者，延長(zhǎng)患者生存時(shí)間，需更深入地了解膠質(zhì)母細(xì)胞瘤侵襲、遷移的相關(guān)機(jī)制及影響因素。作為研究腫瘤侵襲、遷移的重要手段，目前使用較多的腫瘤相關(guān)研究模型有2D細(xì)胞培養(yǎng)以及動(dòng)物模型。通過2D細(xì)胞培養(yǎng)模型，腫瘤的分子和遺傳機(jī)制得到了廣泛研究。但簡(jiǎn)化的2D培養(yǎng)方法不能模擬癌癥或正常組織的原位環(huán)境，也不能再現(xiàn)細(xì)胞的三維形態(tài)，甚至可能改變細(xì)胞間的相互作用(Edna Cukierman et al2001)。動(dòng)物模型的優(yōu)勢(shì)在于為腫瘤提供了三維微環(huán)境，以模擬人類腫瘤環(huán)境的復(fù)雜性，常用的模型是人類腫瘤異種移植模型，包括接種人類癌細(xì)胞或部分腫瘤組織。但異種移植模型的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是如何觀察腫瘤在治療過程中的生長(zhǎng)或消退，盡管隨著體內(nèi)動(dòng)物成像的進(jìn)展，對(duì)治療反應(yīng)的監(jiān)測(cè)是可行的，但依舊存在昂貴和操作繁瑣的不足(Loudos G et al2011)。此外動(dòng)物模型得到的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果在臨床實(shí)驗(yàn)中療效并不顯著(Eder JP Jr et al2002)，表明動(dòng)物模型可能無法提供足夠準(zhǔn)確的信息以便應(yīng)用到臨床。因此，構(gòu)建能夠盡可能模擬體內(nèi)真實(shí)腫瘤微環(huán)境的新型3D腫瘤培養(yǎng)和分析體系對(duì)了解腫瘤細(xì)胞侵襲、遷移機(jī)制具有重要意義。