[发明专利]三维生物打印的体内肿瘤模型及其构建方法

说明书

本发明涉及一种三维生物打印的体内肿瘤模型及其构建方法，属于生物技术领域或生物三维打印领域。所述肿瘤模型包括：肿瘤细胞，水凝胶支架，其为通过三维生物打印方式获得的立体支架；其中，所述水凝胶支架被移植于动物体内，形成所述体内肿瘤模型。所述体内肿瘤模型的构建方法包括：混合的步骤、打印的步骤、水凝胶支架培养的步骤、移植的步骤。本发明的目的在于提供一种可快速、稳定、大规模制备、高致瘤率的体内肿瘤模型及其构建方法。本发明利用3D生物打印技术可快速、稳定、大规模制备载肿瘤细胞水凝胶支架，经体外短时间培养后移植入裸鼠体内而获得高致瘤率，并可根据研究的需要构建不同部位和不同类型的肿瘤模型，个性化构建肿瘤模型。

技术领域

本发明属于生物技术领域或生物三维打印领域，具体涉及一种三维生物打印的体内肿瘤模型及其构建方法。

背景技术

无胸腺裸鼠动物模型已广泛应用于肿瘤学、免疫学、毒理学等各个领域的研究工作，其可以帮助我们研究疾病的发生发展机制、抗癌药物的筛选，对于提高疾病的诊断和治疗方法具有重要的意义。目前，应用最多的裸鼠动物模型是移植瘤模型，由于裸鼠无胸腺，缺乏成熟的T淋巴细胞，肿瘤移植后生长良好，是肿瘤研究中较为理想和常用的动物实验工具。依据移植方式的不同可以分为肿瘤组织块移植和肿瘤细胞悬液注射移植。

肿瘤组织块移植法是将新鲜肿瘤组织标本切成细小的组织块或制成匀浆后再移植入裸鼠体内，此方法保留了原有肿瘤组织结构和肿瘤细胞的三维微环境，但由于存在对取材的新鲜肿瘤组织部位要求高、取材时间严格、致瘤率低等缺点限制了它的应用。

细胞悬液注射法是取体外培养处于对数生长期的肿瘤细胞，用无血清培养液或生理盐水调整到合适的细胞浓度后再注射入裸鼠体内，此方法操作简便、致瘤率高，但由于移植所用的肿瘤细胞需经过酶消化处理，肿瘤的原有细胞结构可能被破坏，且体外二维培养的肿瘤细胞呈单层生长，缺乏细胞-细胞及细胞-细胞外基质之间的相互作用，无法模拟体内肿瘤组织微环境所具有的三维结构，从而在蛋白表达、细胞信号传导、细胞活性以及对药物的反应方面显示出与体内肿瘤细胞的不同。这些因素可导致移植肿瘤生物学行为的改变，最终影响肿瘤的诊断与治疗。

三维(3D)生物打印是基于计算机辅助添加制造技术，精确控制生物材料、细胞和生长因子等在3D结构中的分布和组合，所构建的模型能模拟体内细胞所需要的三维微环境并促进细胞和细胞及细胞与细胞外基质的相互作用，从而更好的保持细胞的生物学行为。

引用文献1公开了一种三维组织结构体的制备方法及其应用，并具体公开了该方法的三维组织结构体为将细胞微球和基质材料进行生物打印，得到的三维组织结构体。其中，所述细胞微球按照如下方法1)或2)或3)制备：

1)将细胞A悬浮于载体材料中，得到的细胞微球；2)将涂覆材料均匀涂覆在1)制备的细胞微球表面，得到的细胞微球；3)将细胞B均匀粘附在2)制备的细胞微球外周，得到的细胞微球；所述细胞A和细胞B为相同的细胞或不同细胞。三维组织结构体不仅可应用于药物开发、药物筛选、药物检测、药物测试、构建药理模型、病理模型、组织/器官模型和肿瘤模型，还可用于治疗疾病或病症、组织修复或再生以及矫形或整形的植入物。

引用文献2公开了一种冰胶三维结构体、其制备方法及应用，并具体公开了所述制备冰胶三维结构体的方法包括：(a)将冰胶原料与交联溶液混合得到冰胶前体溶液，其中所述冰胶原料包含选自以下的一种或多种物质：明胶、明胶衍生物、藻酸盐、藻酸盐衍生物、琼脂、基质胶、胶原、蛋白多糖、糖蛋白、透明质酸、壳聚糖、层连接蛋白、纤连接蛋白和纤维蛋白；所述交联溶液包括选自以下的一种或多种物质：氯化钙溶液、京尼平溶液、戊二醛溶液、已二酸二酰肼、环氧氯丙烷、碳化二亚胺、凝血酶；(b)将所述冰胶前体溶液三维打印成预凝胶三维结构体；(c)冷冻所述预凝胶三维结构体，从而得到冷冻的预凝胶三维结构体；以及(d)干燥所述冷冻的预凝胶三维结构体，从而得到冰胶三维结构体。所述体外研究包括细胞培养、细胞生物学研究、药物开发、药物筛选、药物检测、药物测试、构建药理模型、病理模型、组织/器官模型和肿瘤模型。