[发明专利]一种构建胶质瘤体外3D培养和分析体系的方法及应用

说明书

本发明涉及肿瘤细胞三维培养和分析技术领域，具体公开了一种胶质瘤体外3D培养和分析体系的构建方法及应用，所述方法步骤包括，基于脑内组分及弹性模量配制基质胶，将悬滴培养的胶质瘤肿瘤多细胞球包埋入基质胶，并结合高内涵细胞成像进行检测和量化分析，从而获得胶质瘤体外3D培养和分析体系；本发明所述培养和分析体系的构建方法中基质胶生化组成及弹性模量更接近脑部实际情况，模型中细胞迁徙过程相较于目前常用检测细胞迁徙能力的划痕实验和Transwell实验，理论上更加符合胶质瘤细胞在脑部的实际迁徙特征，可在检测细胞迁徙能力过程中提供了更多的信息维度，能够更好地为量化胶质瘤细胞的迁徙能力及深入探究胶质瘤迁徙相关机制提供模型支持。

技术领域

本发明属于肿瘤细胞三维培养和分析技术，具体涉及一种构建胶质瘤体外3D培养和分析体系的构建方法及应用。

背景技术

胶质母细胞瘤细胞通常可侵袭至距离原发灶数厘米远的部位，甚至能迁移进入对侧脑半球(Michael D et al 2015)(K.Kallenberg 2013)。但区别于其它恶性实体瘤，胶质母细胞瘤并不依赖血管腔或淋巴腔进行转移扩散。而主要是沿血管壁及脑实质进行浸润性扩散(Vishnu Anand Cuddapah et al 2014)。脑部大血管和毛细血管后小静脉被两层基底膜包围，毛细血管被一层复合基底膜包围(Michael Sixt et al 2001)(Reese T.S,Karnovsky M.J 1967)，基底膜是由50-100nm厚的ECM分子组成的特殊细胞外基质，富含层粘连蛋白、纤维连接蛋白、玻连蛋白以及硫酸肝素蛋白聚糖等(Vishnu Anand Cuddapah etal 2014)(Gabriel Benton et al 2014)，脑实质中的基质则主要由蛋白聚糖以及其结合物——透明质酸和肌腱蛋白等组成(Zimmermann D R,Dours Zimmermann M T 2008)，其中透明质酸是一种非硫酸糖胺聚糖，占据大脑细胞外体积的绝大部分。恶性胶质瘤中的透明质酸含量高于正常脑组织，体外实验也显示透明质酸可促进胶质瘤细胞的侵袭和迁移(Koochekpour S et al 1995,Radotra B,McCormick D 1997,Hayen W et al 1999,GieseA et al 1995)。此外随着生物物理与肿瘤进展串扰之间的研究越来越多，发现在2D聚丙烯酰胺基质上培养的胶质母细胞瘤细胞其形态、增殖能力受ECM刚度的调节(Ulrich TA etal 2009)(Sen S et al 2009)，此外在基于透明质酸的3D可调节刚度水凝胶中，胶质母细胞瘤细胞的形态、运动与水凝胶的刚性亦具有依赖关系(Ananthanarayanan B et al2011)。

为更有效的治疗胶质母细胞瘤患者，延长患者生存时间，需更深入地了解胶质母细胞瘤侵袭、迁移的相关机制及影响因素。作为研究肿瘤侵袭、迁移的重要手段，目前使用较多的肿瘤相关研究模型有2D细胞培养以及动物模型。通过2D细胞培养模型，肿瘤的分子和遗传机制得到了广泛研究。但简化的2D培养方法不能模拟癌症或正常组织的原位环境，也不能再现细胞的三维形态，甚至可能改变细胞间的相互作用(Edna Cukierman et al2001)。动物模型的优势在于为肿瘤提供了三维微环境，以模拟人类肿瘤环境的复杂性，常用的模型是人类肿瘤异种移植模型，包括接种人类癌细胞或部分肿瘤组织。但异种移植模型的一个主要挑战是如何观察肿瘤在治疗过程中的生长或消退，尽管随着体内动物成像的进展，对治疗反应的监测是可行的，但依旧存在昂贵和操作繁琐的不足(Loudos G et al2011)。此外动物模型得到的部分实验结果在临床实验中疗效并不显著(Eder JP Jr et al2002)，表明动物模型可能无法提供足够准确的信息以便应用到临床。因此，构建能够尽可能模拟体内真实肿瘤微环境的新型3D肿瘤培养和分析体系对了解肿瘤细胞侵袭、迁移机制具有重要意义。