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內皮細胞3D培養模型的優化探索
閱讀：2038發布時間：2019-12-18
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內皮細胞和細胞外基質（ECM）
內皮細胞排列在循環系統的血管中，為血管的穩定，傷口修復和炎癥反應提供重要支持。ECM是人體所有組織的關鍵部分，可提供結構支持并介導細胞粘附和細胞間相互作用。內皮細胞層下面是基底膜，基底膜是將內皮細胞錨定在下面的組織結構上的ECM薄片。內皮細胞與基底膜和周圍ECM的相互作用驅動組織穩態，并有助于內皮的整體功能，支持內皮屏障功能并調節內皮細胞的增殖和存活。
Lifeline®HUVEC在水凝膠生物工程中的應用
在培養中研究細胞行為一直是一個挑戰。當細胞從組織的3D環境中移除時，它們將失去與ECM和基底膜的接觸；這會改變細胞的行為，而不反映出同一細胞在組織中的行為。因此，研究人員長期以來一直擔心在塑料培養皿上研究細胞不是復制體內環境的*方法。因此，長期以來，人們一直非常關注優化3D培養系統以更緊密地模擬細胞在體內可能經歷的過程。
Su和他的同事在今年的一項研究中著手開發一種更好的3D培養基質，用于體外模擬基底膜，尤其是用于研究內皮細胞。他們使用PEGX方法（聚乙二醇[PEG]交聯）制成水凝膠基質，并與兩種肽結合：YIGSR（源自層粘連蛋白，一種基底膜蛋白）和QK（一種血管內皮生長因子[VEGF]模擬物） 。他們假設將這兩種生物活性肽添加到水凝膠中將支持內皮細胞的附著和信號傳導。
作者首先使用條件永生化的腎小球內皮細胞（GEnCs）確定了YIGSR和QK肽的*濃度，該細胞在含有100 mM QK和12 mM YIGSR的水凝膠上形成了大數量的繩狀結構。水凝膠中游離胺含量的定量以及流變學表征（材料在力作用下如何變形的表征）證明水凝膠的交聯和生物活性肽的綴合是成功的。另外，掃描電鏡結果表明，在不同的水凝膠上幾乎沒有結構變化。
隨后，作者測試了水凝膠中QK肽的生物活性。他們在QK水凝膠上培養了Lifeline®人臍靜脈內皮細胞（HUVEC），并測量了VEGF受體VEGFR2的磷酸化，該蛋白在QK結合后會增加。如預期的那樣，作者觀察到在QK水凝膠上生長的HUVEC和GEnC中VEGFR2磷酸化增加。
進一步的分析表明，在QK水凝膠上生長的HUVEC形成了索狀結構，并隨著時間的流逝而得以維持。這與在基質膠（一種常用的3D培養基質）上進行培養形成對比，在基質膠上形成了這些索狀結構，但終卻退了下來。作者還發現，在QK / YIGSR水凝膠上培養5天后，參與細胞-細胞相互作用，細胞表面受體信號傳導和內皮細胞功能的多個基因的基因表達上調。與HUVEC的行為相反，GEnC在QK，YIGSR和QK / YIGSR水凝膠上形成了較不牢固的簾線狀結構，此外，GEnC基因表達的大增加發生在基質膠上，而不是在研究的水凝膠上。
這項研究的結果表明使用PEGX方法開發并與生物活性肽綴合的水凝膠是c，盡管不同細胞類型對水凝膠上生長的反應可能不同。
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