原代細(xì)胞3D生物打印在皮膚組織模型構(gòu)建的應(yīng)用

導(dǎo)讀

皮膚是我們與外部環(huán)境的第一個(gè)主要接口，是一個(gè)非常有吸引力的再生器官，在過去40年里，科學(xué)家們對它進(jìn)行了大量的探索（Loai, 2019;Tarassoli, 2017）。皮膚組織模型的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，從藥物篩選到化妝品測試和傷口愈合研究，部分原因是因?yàn)槠つw組織的組成相對簡單，可以描述為兩個(gè)主要層，每層都具有一種主要細(xì)胞類型。在過去已經(jīng)建立了2D模型和培養(yǎng)系統(tǒng)。然而，這些模型并不能完全重述原生皮膚，也缺乏3D模型提供的空間組織(Loai,2019; Singh,2020;Vijayavenkataraman,2016)。為了增加物理相關(guān)性，提高體外結(jié)果與體內(nèi)條件的可譯性，迫切需要3D皮膚組織模型。

儀器：CELLINK  BIOX

墨水：GelXA Skin生物墨水和Col MA生物墨水

細(xì)胞：人真皮成纖維細(xì)胞、表皮角質(zhì)形成細(xì)胞

過程：

❶設(shè)計(jì)皮膚模型

❷打印真皮層和表皮層

❸3D生物打印皮膚組織模型轉(zhuǎn)移到transwell板中，皮膚組織模型從液體培養(yǎng)到氣液界面培養(yǎng)。

結(jié)果：

該皮膚組織模型的構(gòu)建方法創(chuàng)建了一個(gè)完整且堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，可保持它在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的形狀。樣品橫切面的H&E染色初步表明，6天時(shí)真皮和表皮這兩個(gè)隔室之間的連接很弱。但在第14天，兩層已經(jīng)合并(圖4)。在第14天，可以看到表皮平滑地跟隨真皮的輪廓，真皮和角質(zhì)形成細(xì)胞開始重組。

進(jìn)一步觀察表皮發(fā)育，免疫熒光圖像顯示角蛋白14的表達(dá)在整個(gè)培養(yǎng)過程中保持不變，而角蛋白10和聚絲蛋白的表達(dá)在第14天增加。角蛋白10作為分化角質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)記物，位于表皮的中間部分，而角化層的標(biāo)記物聚絲蛋白應(yīng)位于表皮的最外層。角蛋白10和聚絲蛋白表達(dá)的明顯增加表明角質(zhì)細(xì)胞已經(jīng)開始分化。在第14天，聚絲蛋白的表達(dá)向結(jié)構(gòu)的頂部，朝向氣-液界面，顯示了細(xì)胞在生物打印模型內(nèi)的重組能力。

總結(jié)：

這項(xiàng)研究舉例說明了如何使用原代細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)和CELLINK的3D生物打印平臺(tái)進(jìn)行全厚度皮膚組織模型的3D生物打印。

★ GelXA SKIN生物墨水為皮膚發(fā)育提供了良好的環(huán)境，ColMA表皮生物墨水支持皮膚組織模型內(nèi)表皮的形成。

★ 該皮膚模型設(shè)計(jì)為表皮和真皮的發(fā)育形成了一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)，在14天的培養(yǎng)期間保持穩(wěn)定，但它可以培養(yǎng)更長時(shí)間，以允許其他真皮和表皮標(biāo)記物進(jìn)一步成熟。