[发明专利]一种基于器官芯片的人早期胎盘发育模型建立方法

说明书

本发明公开了一种基于器官芯片的人早期胎盘发育模型建立方法，该方法主要包括以下步骤：孔板修饰与人多能干细胞(hPSC)接种培养、细胞消化并接种于三维基质中、人早期胎盘发育模型的建立等步骤，本发明利用hPSC的自组装性质在三维基质材料中形成了具有近生理的三维空腔结构，这些空腔也显示了滋养细胞的高效分化特点。该方法具有简单易操作、重复性强等特点。该模型的建立可为探索人类胎盘发生和胚胎发生在细胞水平和分子机制研究领域提供平台，在胎盘发育过程中的表观遗传学研究中也具有极大的应用价值。

技术领域

本发明涉及胎盘发育学，组织仿生以及细胞生物学研究的技术领域，具体涉及一种基于器官芯片的人早期胎盘发育模型建立方法。

背景技术

胎盘是连接母体与胎儿的重要器官，也是胎儿与母体之间物质交换的重要器官。胎儿在子宫中发育，依靠胎盘从母体取得营养，以维持正常妊娠。越来越多的研究表明，人类儿童期甚至成年期的疾病，都和胎盘的生长发育有关。继美国启动人类胎盘计划后，中国的产科专家，也愈发关注对这一孕育生命的关键器官的研究。研究内容涉及胎盘结构、感染与炎症、基因组学与胎盘、胎盘功能等诸多领域。因此，能在细胞水平或者分子水平上探索人类胎盘的发生具有极大的应用价值。

胎盘是第一个分化的胚胎外组织，它起源于囊胚的外层(受精5天后)，被称为滋养层。这些细胞是滋养细胞的前体，围绕着充满液体的腔体来保护胚胎细胞。在母体子宫内植入人类胚胎后，它们有一种特殊的能力附着并侵入子宫壁。尽管胎盘发育具有基本的临床意义，但由于人类胚胎植入期的研究太少，以及人类与其他常用动物和细胞模型之间胎盘发生的显著差异，人类早期胎盘发育仍是一个谜。即使是最近在体外的研究进展，包括人类体外胚胎培养，或研究早期人类胚胎发生，人类胎盘的发育尚不清楚。

人体多能干细胞(hPSCs)，在自我更新的基态与胚胎细胞相似，已经成功地应用于在胚胎植入阶段的小鼠胚胎发育研究中。尽管从脊椎动物发育的研究中获得的宝贵经验有助于我们产生体外人类胚胎，但人类hPSCs在建模早期发育方面的适用性仍未确定。而在传统的2D条件下诱导hPSCs细胞分化，虽然可以在细胞生长的不同时期表现出不同的滋养层细胞亚型，但其在结构上与生理情况还大不相同，而在体外模拟早期胎盘在三维基质中发育除了近生理的三维结构外，其在滋养层细胞分化效率及功能表达方面也有很大优势，因此，hPSCs能够在体外模拟人早期胎盘形成的能力是极其有研究价值的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于器官芯片的人早期胎盘发育模型建立方法，该方法是在3D基质中研究胎盘的发育，这一方法构建的模型具有近生理的三维结构，且与传统的二维单层相比，这些空腔也显示了滋养细胞的高效分化。该模型可为探索人类胎盘发生和胚胎发生在细胞水平和分子机制研究中提供平台。

本发明一种基于器官芯片的人早期胎盘发育模型建立方法，使用了一种三维基质材料，该三维基质材料为市购人工基底膜(Matrigel)，按照以下步骤进行：

(1)孔板修饰与人多能干细胞(hPSC)接种培养

6孔板先用人工基底膜(Matrigel)修饰并放于4°冰箱，之后放入37°培养箱20-50min，用细胞消化液室温消化，用细胞刮板刮下细胞团，离心600r 1-3min，细胞用含Y27632的mTeSR1培养基重悬使细胞为小团块后接种于已修饰好的6孔板，37°培养1-4h后将培养液更换为不含Y27632的mTeSR1培养基培养。

所述修饰6孔板所用人工基底膜稀释倍数范围为1：500-1：1000，每孔1.5ml稀释液放于4°冰箱的时间范围为4小时-7天，培养基中含Y27632的浓度范围为1-100mM。

(2)细胞消化并接种于三维基质中