ساخت اسفروئیدهای هسته-پوسته به عنوان بلوک های ساختاری برای مهندسی بافت های رگزایی شده سه بعدی پیچیده
تاریخ انتشار: جمعه 19 مهر 1398
| امتیاز:
اسفروئیدهای سلولی به عنوان بلوک های ساختاری برای مهندسی ریز بافت ها باید قادر به تقلید ساختارهای پیچیده بافت های طبیعی باشند. با این حال، کنترل پراکنش جمعیت های سلولی متعدد درون اسفروئیدهای سلولی مشکل با استفاده از روش های تولید اسفروئید موجود مانند قطرات معلق(hanging-drop) و با استفاده از ظروف دارای ریز چاهک مشکل است. در این مطالعه، ما ساخت اسفروئیدهای هسته-پوسته با هدف نهایی تشکیل ریز بافت های پیچیده سه بعدی را گزارش می کنیم. ما از سلول های اندوتلیالی و دو نوع سلول بنیادی(سلول های بنیادی مزانشیمی توربینات های انسانی(hTMSCs)/سلول های بنیادی مشتق از چربی(ADSCs)) استفاده کردیم. سلول های بنیادی و سلول های اندوتلیالی صفحات سلولی لایه به لایه با اندازه میکرو (μCSs) را روی سطح هیدروژل پاسخ دهنده به دمای پلی دوپامین ریز الگودهی شده بوسیله روش کشت کردن متوالی شکل دادند و این μCSs لایه ای برای شکل دادن اسفروئیدهای هسته-پوسته بوسیله گسترش هیدروژل خودسازماندهی شدند. اسفروئیدهای هم کشت شده یک ساختار هسته-پوسته را بدون ارتباط به نوع سلول های بنیادی شکل داند. علاوه براین، اندازه اسفروئیدهای هسته-پوسته با استفاده از تغییر اندازه الگو(200، 300 و 400 میکرومتر) از90 ± 1 به 144 ± 3 میکرومترکنترل شد. ضخامت پوسته به تدریج از به میکرومتر افزایش یافت که این امر از طریق تنظیم تراکم کشت سلول های اندوتلیالی صورت گرفت. در نهایت، ما با ادغام اسفروئیدهای هم کشت شده ریز بافت هایی را ایجاد کردیم و اسفروئیدهای دارای ساختار هسته-پوسته به سرعت در شرایط آزمایشگاهی شبکه های شبه عروقی را ظرف سه روز شکل دادند. بنابراین، جایگاه سلول های اندوتلیالی در اسفروئیدهای هم کشت شده ممکن است یک فاکتور مهم برای تنظیم فرایند رگزایی باشد که این امر می تواند برای تولید ریز بافت های پیچیده سه بعدی با استفاده از اسفروئیدها به عنوان بلوک های ساختاری مفید باشد.
Acta Biomater. 2019 Sep 19. pii: S1742-7061(19)30640-3. doi: 10.1016/j.actbio.2019.09.028. [Epub ahead of print]
Fabrication of core-shell spheroids as building blocks for engineering 3D complex vascularized tissue.
Kim EM1, Lee YB1, Kim SJ1, Park J1, Lee J1, Kim SW2, Park H3, Shin H4.
Abstract
Cell spheroids as building blocks for engineering micro-tissue should be able to mimic the complex structure of natural tissue. However, control of the distribution of multiple cell populations within cell spheroids is difficult to achieve with current spheroid-harvest methods such as hanging-drop and with the use of microwell plates. In this study, we report the fabrication of core-shell spheroids with the ultimate goal to form 3D complex micro-tissue. We used endothelial cells and two types of stem cells (human turbinate mesenchymal stem cells (hTMSCs)/adipose-derived stem cells (ADSCs)). The stem cells and endothelial cells formed layered micro-sized cell sheets (μCSs) on polydopamine micro-patterned temperature-responsive hydrogel surfaces by a sequential seeding method, and these layered μCSs self-assembled to form core-shell spheroids by expansion of the hydrogels. The co-cultured spheroids formed a core-shell structure irrespective of stem cell type. In addition, the size of the core-shell spheroids was controlled from 90 ± 1 to 144 ± 3 μm by changing pattern sizes (200, 300, and 400 μm). The shell thickness gradually increased from 12 ± 3 to 30 ± 6 μm by adjusting the endothelial cell seeding density. Finally, we fabricated the micro-tissue by fusion of the co-cultured spheroids, and the spheroids with the core-shell structure rapidly induced in vitro vessel-like network in 3 days. Thus, the position of endothelial cells in co-cultured spheroids may be an important factor for the modulation of the vascularization process, which can be useful for the production of 3D complex micro-tissues using spheroids as building blocks.
PMID: 31542503