Biomaterials｜多细胞3D打印构建三维类肝模型

来源：上普生物

近期，法国雷恩大学的Georges Baffet教授团队在 Biomaterials期刊上发表了“3D culture of HepaRG cells in GelMa and its application to bioprinting of a multicellular hepatic model”的文章。

生物3D打印是一种新兴技术，已经证明具有以可重复性和高通量方式创建具有定义和组织架构的复杂血管化多细胞结构的能力。这篇研究通过使用2个肝细胞系Huh7和HepaRG，以及GelMA开发三维挤出生物打印工艺，提出了复杂肝脏模型的实现。打印的结构表现出长期的活力（28天）、增殖能力、相关的肝细胞表型和功能，比使用标准DMSO处理的2D模型更好。这项工作为关联肝实质细胞HepaRG的复杂多细胞模型的生物打印提供了基础。具有星状细胞（LX-2）和内皮细胞（HUVEC）的细胞，能够在结构表面定殖，从而重建伪内皮屏障。当在3D单培养中进行生物打印时，TGFβ-1会调节LX-2的表达，以诱导肌纤维母细胞基因（如ACTA2和COL1A1）。在包含HepaRG，LX-2和内皮细胞的多细胞3D打印结构中，我们证明了原纤维胶原沉积，而这在单独使用HepaRG或LX-2的单一培养物中从未观察到。这些观察结果表明，精确可控的细胞间通讯是实现纤维化的重要一步，而多细胞生物3D打印可以实现这一点。

到目前为止，很少有研究能够开发出有效且长期可行的3D生物打印肝脏模型。主要障碍之一是生物墨水选择和确定有效使用参数的漫长而关键的过程。研究者使用GelMA，通过调节浓度和光照时间，在不损失打印结构的结构稳定性的情况下，提高了细胞的生存能力。这些优化的参数使得研究者实现生物3D打印的Huh7以及HepaRG细胞系的首次3D培养。

研究者在无DMSO的情况下培养的GelMa中HepaRG细胞的数据显示，存活率和肝分化程度与以DMSO二维培养的细胞接近或更高。分化在培养14天时最佳，并在高水平下保持长达28天。

同时，研究者证明，在GelMa中进行HepaRG / LX-2 / HUVECS的生物印迹共培养构成了研究胶原蛋白合成和沉积的合适模型，强调了实质细胞与非实质细胞之间在胶原沉积中调节的主要作用。这说明并证实了纤维化的发展强烈地基于不同细胞类型之间的细胞通讯，生物3D打印可以实现构建此类模型的一个利器。


参考文献
Marie, C., Frédéric, E., Hugo, O., Sophie, R., Jean-Christophe, F., Sophie, L., Vincent, L. and Georges, B., 2020. 3D culture of HepaRG cells in GelMa and its application to bioprinting of a multicellular hepatic model. Biomaterials, p.120611.