[发明专利]一种用于药物筛选的颈动脉分叉三维细胞培养模型及其构建方法

说明书

本发明公开了一种用于药物筛选的颈动脉分叉三维细胞培养模型及其构建方法，本发明用细胞为人源，弥补了动物模型不同种属的缺陷，同时较传统二维平面环境更接近细胞在人体所处真实微环境。这种方法能体现传统2D细胞培养的条件可控制性及直观性，可以将2D细胞培养体系与组织器官研究联系起来，从而有效模拟不同病理刺激对体内细胞功能的影响，对细胞功能的评价更加准确；本方法相比已有的三维类血管结构培养，给予模拟人体不同病理环境下的刺激因子，进而对细胞在疾病状态下形态、功能的改变进行研究。

技术领域

本发明属于细胞模型制备技术领域，涉及一种用于药物筛选的颈动脉分叉三维细胞培养模型及其构建方法。

背景技术

根据世界卫生组织统计，心血管疾病是全球的头号死因，到2030年，死于心血管疾病的人数将增加至2330万人，而其治疗花费可能将高达20万亿元。中国心血管病危险因素流行趋势明显，导致了心血管病的发病人数持续增加。今后10年心血管病患病人数仍将快速增长。目前，心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位，农村为45.01％，城市为42.61％。心血管病的疾病负担日渐加重，已成为重大的公共卫生问题。内皮功能障碍是动脉粥样硬化、冠心病、脑血管病和血栓栓塞性疾病等心血管疾病的主要病理基础。而内皮功能障碍是动脉粥样硬化、高血压及脑梗死等心血管系统疾病的始动因素和中心环节。到目前为止，内皮功能障碍的发病机制尚未完全清楚，存在多种学说，涉及多种危险因素，以至临床缺乏有效的防治药物。因此，迫切的需要构建合适的内皮损伤模型，作为研究内皮细胞功能障碍分子机制并进行防治的重要工具。

大量研究表明，传统二维平面细胞培养皿模型不能很好地反映体内细胞的微环境，而且缺乏生理相关性，不能反映组织架构的动态性和高度复杂性，不适合用于准确预测生理器官的反应，如要研究细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用及其机制等用2D培养难以达到研究目的。很多研究已报道了3D和2D模型在药物作用和关键细胞过程如细胞分化、形态、信号通路等上的不同点，表明了体外3D模型对于基础研究的重要性。3D培养将具有三维结构的不同材料的载体与同种或不同种类的细胞在体外培养，使细胞能在载体的三维立体空间结构中迁移、生长，构成三维的细胞-载体复合物。3D培养环境模拟了细胞在体内的生存环境，可使细胞呈立体生长，有利于研究细胞-细胞间及旁分泌对细胞的作用，从而能更好地观察细胞的表型、功能，基因、蛋白质的表达，以及对药物和刺激的反应。以往体外实验研究在二维TCP上进行内皮细胞培养，细胞由于其培养环境与体内的差异，其表型和功能可能发生改变从而导致不能较好反映内皮细胞在体内的功能。

因此，如果能够利用较好模拟人体微环境的三维立体培养细胞模型，构建合适的细胞培养模型将成为探讨血管细胞功能及分子机制的重要工具。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于药物筛选的颈动脉分叉三维细胞培养模型及其构建方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的用于药物筛选的颈动脉分叉三维细胞培养模型的构建方法，包括以下步骤：

1)制备三维中空水凝胶流道

首先根据统计得到的人体颈动脉血管形态和尺寸数据，通过计算机辅助建模软件设计得到仿生颈动脉血管结构模型，然后基于光固化3D打印技术制备具有三维中空仿生血管结构的水凝胶流道；

2)制备颈动脉分叉三维细胞培养模型

制备浓度为1×10⁵～2×10⁶Cells/mL的HUVEC混悬液，然后将HUVEC混悬液灌入步骤1)制得的水凝胶流道中，旋转种植使细胞贴壁生长，再向水凝胶流道中加入培养基，于37℃、5％二氧化碳的气体培养箱中孵育1～4d，制得颈动脉分叉三维细胞培养模型。