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基于细胞3D打印技术的肿瘤药物筛选细胞芯片研究
现有的药物筛选评价技术中,动物筛选模型存在种属差异和周期长等缺点,高通量筛选和细胞筛选模型则与体内环境差异大,药物筛选准确率低.细胞3D打印技术为在体外构建仿真的组织器官模型提供了可能,当其与细胞芯片技术结合则为体外构建高效准确的药物筛选模型提供了新的技术空间.本研究构建了含有多个叉指电极(IDEs)阵列的细胞芯片,用细胞3D打印技术在芯片上组装了卵巢癌细胞HO-8910和人肝间充质干细胞HMSC-H组织模型,并通过对组织模型内细胞阻抗变化的检测,反映细胞生长、贴附、增殖、凋亡的过程及药物对细胞活性的影响等,终基于该模型检测了抗癌药物顺铂和环磷酰胺对肿瘤细胞的杀伤和肝毒性.结果显示:支架微丝直径和孔径约为200～300 μm,肿瘤细胞和肝细胞在三维结构里生长良好;DMEM作为电解液,芯片在104Hz可准确检测到三维结构中细胞增殖引起的阻抗变化,20 h后阻抗升高69.6％;基于该筛选模型,能同步检测到药物的抗肿瘤作用和肝毒性,并筛选出需要肝的二次代谢产物才能产生抗肿瘤性的药物环磷酰胺.
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基于细胞3D打印技术的体外肿瘤模型构建研究
细胞在三维环境中的形态、功能、基因表达等生理特性与二维培养存在显著差异,因此构建与体内生长环境相似的三维细胞培养模型对肿瘤研究有极其重要的作用.利用细胞3D打印技术,将人卵巢癌细胞/明胶/海藻酸钠在体外定位装配成三维类肿瘤组织模型.首先利用MTT比色法检测了细胞3D打印过程对卵巢癌细胞存活率的影响,其次利用Alamar Blue法检测了第1、3、5、7d卵巢癌细胞在二维平面培养和三维结构体中的增殖情况,后利用qPCR技术比较了卵巢癌细胞在二维和三维培养下p53和bcl-2的表达差异.结果表明:细胞3D打印过程对卵巢癌细胞活性的损伤很小,细胞存活率为95％以上;相比二维平面培养,卵巢癌细胞在三维结构体中起初增殖速度较慢,但在第5d之后增殖速度加快,而二维培养的细胞由于接触抑制增殖缓慢,出现脱落死亡;第5和第7d二维和三维培养下细胞中p53和bcl-2基因表达有显著性差异(P＜0.05).研究证明,构建具有功能性组织结构和体内更相似的三维系统,可为肿瘤研究提供新的模型.
