[发明专利]一种基于生物三维打印的体外GBM侵袭模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种基于生物三维打印的体外胶质母细胞瘤(GBM)侵袭模型的构建方法，属于组织工程和生物三维(3D)打印领域。此方法采用含细胞的水凝胶作为“生物墨水”，利用生物三维打印机构建体外GBM侵袭模型。模型结构由载有正常人脑胶质细胞的水凝胶打印而成，并接种神经胶质瘤细胞团。此模型对研究GBM的侵润性生长具有重要意义，有望为多形性神经胶质母细胞瘤的治疗方法研究提供帮助。

技术领域

本发明涉及一种基于生物三维打印的体外GBM侵袭模型的构建方法，用于构建具有高细胞存活率的体外GBM侵袭模型，属于组织工程技术和生物三维(3D)打印领域。

背景技术

癌症严重危害着人民群众生命健康安全。全球疾病负担组织研究表明，仅2016年，全球因为癌症造成高达893万人死亡，另据美国癌症研究协会(AACR)发布的2017年度癌症进展报告表明，全球每年确诊的癌症病例数、癌症死亡人数都在不断增加，癌症病例数更是有可能在2035年突破2400万，这将造成医疗成本的大幅上升，在我国，2015年新增病例429万例，死亡281万例，亟需找到更加有效的研究与治疗癌症的新方法。

众所周知，抗癌药物的研发需要投入巨额的人力、财力和时间，往往要耗费十几年与数十亿美元的投入才能研发出一个切实有效的抗癌药物。传统的抗癌药物试验时通常选用二维平面细胞培养的方法，这种方法虽然简便快速，然而二维表面上的微环境所含的生物学信息，与含有多种特异性生物学信号(生物力学与细胞信号转导)的真实体内细胞外基质三维网络相去甚远，因为细胞对微环境的感知、识别以及刺激-响应行为以及自身功能调节都会存在显著性差异，不能反映体内真实的肿瘤细胞行为，从而导致药物研发失败。近年来，人们开始利用生物相容性优良的三维多孔材料、水凝胶等来构建肿瘤体外模型，并发现肿瘤细胞能够在三维多孔支架中生长、增殖、迁移和分化。

神经胶质瘤，也叫作多形性神经胶质母细胞瘤(GBM)，是脑类肿瘤中侵袭性最强的肿瘤。它占脑瘤的15％，是脑瘤中第二常见的肿瘤，仅次于脑膜瘤。现在治疗它的方法主要有手术切除，放疗和化疗，但即使经过了最大程度的治疗，胶质瘤也经常复发，患者在确诊后的寿命通常只有12到15个月，只有3％到5％的人能够存活超过五年。若不接受治疗，存活时间通常只有三个月。每年每十万人中就有3人被确诊为此病。而GBM不同于其他肿瘤的最大特点就是其存在的原位侵袭性，GBM并不像其余癌症那样进行远端转移而是会发生原位的侵袭，这一特性使得GBM术后极易复发。因此研究胶质母细胞瘤的侵袭特性，了解其发生发展的分子机制对于治疗此类疾病具有重要的意义。传统二维细胞培养模型缺乏细胞外基质与复杂的三维结构，动物模型成本高昂且具有伦理学问题，因此迫切需要新的研究手段来研究GBM的侵润性生长。3D生物打印技术能够快速简便地构建三维含细胞的水凝胶体系，使得直接构建体外3D胶质瘤模型成为了可能。国内外现有的体外肿瘤模型大部分都是将含有细胞的水凝胶以挤出和喷墨等方式构成网格状的或实心的模型，或者先用水凝胶构建出肿瘤微环境基底，再将肿瘤等相关细胞嵌入或注射到水凝胶环境中。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，发明一种基于生物三维打印的体外GBM侵袭模型的构建方法，

本发明的技术方案如下：

基于生物三维打印的体外GBM侵袭模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)配制含有人脑胶质细胞的生物墨水；所述生物墨水的溶剂为纯净水，生物墨水成分包括透明质酸、藻酸盐和明胶；所述透明质酸在生物墨水中的含量为0.01-0.02g/ml，所述藻酸盐在所述生物墨水中的含量为0.01-0.02g/ml，所述明胶在所述生物墨水中的含量为0.05-0.15g/ml；

2)将所述生物墨水加载到多喷头的微挤出式生物三维打印机的供料系统中，按照指定路径打印支架结构；得到的支架结构用氯化钙溶液浸渍；

3)在步骤2)得到的支架结构中均匀接种GBM细胞团；