Test sistemleri olarak insan 3D tümör dokuları oluşturmak için yöntemler tarif edilmiştir. Bu teknolojiler, decellularized Biyolojik Vaskülarize İskele (BioVaSc), primer insan hücreleri ve bir akış biyoreaktör içinde dinamik koşullar altında hem de statik altında kültürlenebilir bir tümör hücre hattı, dayanmaktadır.
Kanser dünya çapında önde gelen ölüm nedenlerinden biridir. Şu an tedavi stratejileri ağırlıklı olarak yetersiz in vivo fizyolojik koşulları yansıtacak 2D kültür sistemlerinde, gelişmiştir. Biyolojik 3D matrisler doku organizasyonu ve hücre farklılaşmasının çalışma izin, hücreler kendini organize bir ortam sağlar. Bu tip iskeleler doğrudan 3D, hücre-hücre etkileşimleri incelemek için, farklı hücre tiplerinin karışımı ile tohumlandı edilebilir. Kanser tümörlerinin 3D karmaşıklığını taklit etmek, bizim grup bir 3D in vitro tümör testi sistemi geliştirdi.
Bizim 3D doku test sistemi modelleri bizim decellularized domuz jejunal segmentte elde edilen biyolojik kanlanan iskele (BioVaSc) ile kurulan malign periferik sinir kılıfı tümörü (MPNSTs), in vivo durum. Bizim modelde, birincil fibroblastlar, mikrovasküler endotel hücreleri ile (modifiye BioVaSc matris reseededmvECs) ve S462 tümör hücre hattı. Statik kültür için BioVaSc vasküler yapısı çıkarılır ve geriye kalan iskele bir tarafta (küçük bağırsak mukozada SIS-Muc) açık kesilir. Elde edilen matris, iki metal halkalar (hücre kron) arasında sabitlenir.
Başka bir seçenek kesme stresine karşı kültür hücreleri ortaya akış biyoreaktör sistemi içinde hücre tohumlanmış SIS-Muc etmektir. Burada, biyoreaktör kendinden inşa inkübatör içerisinde bir peristaltik pompa bağlanmıştır. Bir bilgisayar gibi kan basınç, sıcaklık ve akış hızı gibi parametreleri ile arteriyel oksijen ve besin kaynağı düzenler. Bu kurulum, basınç-regüle ya da aralıklı ya da sürekli akışı ile dinamik bir kültürü sağlar.
Bu çalışmada, başarılı MPNSTs için statik ve dinamik 3D kültür sistemi hem de kurabilir. Daha doğal bir 3D ortamda kanser tümörleri model yeteneği keşif, test ve doğrulama ve sağlayacakBir insan gibi modelinde gelecek ilaç.
Yeni ilaç kalitesi, güvenliği, ve ruhsat öncesi etkinlik açısından valide edilmelidir. Bugüne kadar, hayvan deneyleri uyuşturucu testi ve doğrulama için standart bir yöntemdir. Ancak, türe özgü farklılıklar nedeniyle, genellikle hayvan deneyleri kapsamlı insanlarda 1 bileşiklerin etkisini değerlendirmek yoktur. Bu nedenle, bu yeni ilaçlar ve maddelerin in vitro testler için kullanılabilir insan doku modelleri oluşturmak için önemlidir.
Grubumuzun odaklarından biri, bizim biyolojik kanlanan iskele (BioVaSc) 2,3 ile in vitro test modellerinin oluşturulmasıdır. BioVaSc, bir statik veya dinamik 3D matris sistemi olarak kullanılabilir. Statik kültür için hücresizleştirilmiş domuz jejunal segment (küçük bağırsak mukozada SIS-Muc) hücre yeniden tohumlama için bir metal uç yerleştirilir. Kanser ve endotel hücreleri gibi çeşitli hücreler, bir platform üzerinde kültürlenebilir.
<pDinamik kültür için class = "jove_content">, BioVaSc damar boyunca ya da iskele yüzeyi boyunca akış uygulayan bir biyo-reaktör sistemine bağlanmıştır. Şu biyoreaktörleri hücrelerin 4 farklılaştırma veya çoğalması üzerine hareket, biyolojik, mekanik veya elektrik uyaranlara uygulamak. Doku mühendisliği alanında biyoreaktörler için, temel kavram, insan vücudundaki koşullarını taklit etmektir. Bu formülde, hücreler birbirlerine ve kendi çevre hücre dışı matris ile etkileşim için doğal bir ortam sağlanmaktadır. In vitro test sistemleri veya transplantların üretimi için, uygun bir taşıyıcı yapı ve biyoreaktör sistemi ile hücrelerin doğal ortamı taklit edilmesi yeteneği kritiktir 5'tir. Bu nedenle, daha karmaşık ve teknik olarak zorlu cihazlar bu görevleri 6 yerine getirmek amacıyla geliştirilmiş olmalıdır.Bu establ için iskele kullanmak da mümkündürnedeniyle besleme arter, ven ve bağlantı kapiler yatak bulunmaktadır korunmuş boru şeklindeki yapılar, bir vaskülarize modeli ishment. Tüm hücreler, domuz, kimyasal, mekanik ve enzimatik decellularization ile kaldırılması gerekir ve iskele gama-sterilize edilmiştir. Geri boru vasküler yapılar daha sonra, pH, sıcaklık, basınç, besin kaynağı ve atık çıkarma 6 olarak biyomekanik ve / veya biyokimyasal parametreler taklit eden bir devridaim perfüzyon biyoreaktörü kullanarak 7, insan mikrovasküler endotelyal hücreleri ile tohumlandı edilebilir. Boru şeklindeki yapıların yeniden endotelizasyon kollajen iskele 3,7 olan bir insan kan damarı eşdeğer oluşturur. Bir sonraki adımda, eski lümen (mukoza) yüzey ko-kültürler 3,7,8 kurmak için primer insan hücreleri ile tohumlanabilmektedir.
Bu çalışmada, 3 boyutlu bir tümör test sistemi primer st olan bir tümör hücre çizgisi ko-kültür tarafından kurulmuşDİE-Muc statik ve dinamik koşullar altında romal hücreleri.
Daha pahalı bir yaklaşım olmasına rağmen, tümör araştırma, 3D sistemleri, 2 ve 3 boyutlu kültür sistemleri karşılaştırıldığında, daha iyi biyolojik mikroçevrelerde koşullarını taklit kanıtlanmıştır. Bu, bazı tümör hücreleri gerçek tümöründe duruma uygun olarak ortak bir 2B kültür 12, daha 3B kültürde daha yavaş büyümeye gösterilebilir. Bissell ve arkadaşları kanserojen meme hücrelerinin davranışı bir matris içinde bir 3D kültür hücre-ECM etkileşimleri sunmaktadır daha doğru hücre morfolojisi ve sinyalizasyon dahil in vivo durumu yansıtan bu işlerinde gösterdi. Bundan başka, çevre etkileşimleri değişiklikler, normal bir fenotip için habis hücrelerin geri dönmesine neden olduğunu göstererek 3D olarak hücre dışı ortamın önemi vurgulanmıştır. İlave olarak ve en önemlisi, bu sonuçlar aynı zamanda in vivo hayvan modellerinde 10,11 teyit edilebilir.
ontent "> in vivo hayvan deneylerinde ve in vitro doku modellerinde arasında direkt karşılaştırma her iki sistemde de avantajları ve sakıncaları ortaya koyar. in vitro modellerin bir avantajı, çok daha iyi bir gerçek zamanlı veya mikroskobu ile sabit görüntüleme izni olan. bir sınırlama olduğu Bu in vivo sistemler genellikle ilerleme ise, statik ya da kısa süreli koşullarını taklit eder. damar ve küçük moleküller, normal taşıma mevcut olmaması. bağışıklık tepkilerini barındırmak ve diğer hücre-hücre etkileşimleri in vitro model 12 daha başka dezavantajları vardır Bu nedenle, 3D vitro sistemlerde bu çalışmada sunulan hayvan deneyleri için umut verici bir ek sunuyoruz. Onlar insan organizması için daha iyi bir kıyaslama sağlamak ve bu nedenle deneysel yanlış yorumlamaları en aza indirmek. Biyomimetik vivo model sistemlerinde dolayısıyla kanser ve metastatik yayılma bağımlı olduğunu nasıl çalışma için daha uygun olacak tumorig düzenleyen microenvironmental koşullarıEnesis 11.Çalışmamız SIS-Muc sağladığı 3D çevre ortak 2B hücre kültürü içinde gözlemlenmemektedir hücre, daha tümör gibi doku formasyonu, (Şekil 3A) neden olduğunu göstermektedir. Ayrıca, tümör biyopsi türetilen birincil hücrelerin kullanımı kişiselleştirilmiş tıp, bir hastanın bireysel ihtiyaçlarına göre en iyi tedaviyi belirlemeyi amaçlamaktadır bir disiplin yönünde çok önemli bir adımdır. Biyopsi izole birinci hastaya özgü tümör hücrelerini ekleme tedavi stratejilerinin vitro test sağlayacaktır. Bu test sistemleri mümkün bir zaman ve maliyet tasarrufu, yüksek verimli tarama bunların farklı ilaçlar ve bunların kombinasyonlarını araştırmak için yapacaktır. Bir tümörün mikro çevre etkileri, tümör ilerlemesi ve 13 suitab olarak ispat olabilir çünkü Buna ek olarak, bu çalışmada gösterildiği gibi, tümörle bağlantılı stromal hücrelerin entegrasyonu, kişiye özel bir yaklaşım için önemlidirle terapötik hedefi.
Alternatif olarak, bir kişiye bir yaklaşıma, bizim tümör modeli kurulmuş kanser oluşturucu hücre çizgilerinin eklenmesi ile genel bir tümör test sistemi olarak hizmet etmek için modifiye edilebilir. Bu temel araştırma amaçlı umut verici bir uyarlamasıdır. Her iki ilaç testi için, bir damar yapısı, bu terapötik maddelerin dağılımını ve alımını test etmek için gereklidir yaklaşır. SIS-Muc matris bariyer emilme deneyleri için birincil mvEC ile bazolateral tohum sağlar BioVaSc korunmuş vasküler yapıların yeniden tohumlama başka ilaç teslimat çalışma artıracaktır.
Doku modelleri oluşturmak için, 3 boyutlu bir biyo-bozunabilir matris, farklı hücre tipleri 14 bir ko-kültür için çerçeve olarak kullanılabilir. , 3D matrislerin kullanımı genellikle fonksiyonel damarlanma yokluğu ile sınırlıdır. Bu sorun, korunmuş kan damarı str sunar BioVaSc, kullanımı ile çözülebiliructures, bu endotel hücreleri ile tohumlandı edilebilir. Ayrıca, BioVaSc hücrelerin yapışmasını sağlamak ve doku farklılaşması kolaylaştırmak hücre dışı bileşenleri içerir. Ayrıca biyoyapay 3D dokuların 7,8,15 uzun süre doku özel bir işlev sağlar. Fonksiyonel vasküler vekalet mühendisliği için önkoşul insan fizyolojik ve biyomekanik koşullar taklidi yapmak. Bu nedenle, in vitro bu gereksinimleri uygulamak biyo-reaktör sistemleri, biyolojik tümör modelleri oluşturmak için son derece ilgi çekicidir.
BioVaSc kombinasyonu, biyoreaktör teknolojisi ve farklı hücre tiplerinin ortak kültürleme örneğin anjiyojenez, kanser ve metastaz olarak ilerlemesi hakkında mekanizmalarının çalışmasını sağlayacak vaskülarize tümör dokular üretmek için bir çok umut verici bir yöntemdir. Biz bir eşdeğerini sağlayarak hayvan çalışmaları tamamlayan için umut verici bir yaklaşım gibi tümör modellerini görmekinsan tümör fizyolojisi.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar Reaktörler ve biyoreaktör inkübatör geliştirmek için yaptığı teknik destek için Jan HANSMANN (Fraunhofer IGB, Stuttgart) teşekkür etmek istiyorum.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Collagenase solution | SERVA | 17454 | (500 U/ml) |
Dispase solution | Gibco | 17105-041 | (2.0 U/ml) |
DMEM, high-glucose | PAA | G0001,3010 | |
DNase | ROCHE | 10104159001 | 200 mg solved in 500 ml PBS+ + 1% PenStrep |
DZ solution | Roth | 3484.2 | 34 g Sodium Desoxychelate, in 1 L Ultra-pure water |
FCS | LONZA | DE14-801F | |
IHC-Kit DCS SuperVision 2 HRP | DCS | PD000KIT | |
medical pressure transducer | MEMSCAP | SP844 | |
monoclonal mouse anti-human Von Willebrand Factor | DAKO Cytomation | M0616 | Clone F8/86 0.12 μg/ml |
mouse monoclonal anti-human p53 | DAKO Cytomation | IS616 | Clone DO-7 ready-to-use |
peristaltic pump | Ismatec | ||
sterile disposable dome | MEMSCAP | 844-28 | |
Trypsin / EDTA solution | PAA | L11-003 | 0,05% |
VascuLife (VEGF-Mv) | Lifeline | LL-0003 | |
Versene | Gibco | 15040-033 |