[发明专利]一种基于上皮干细胞的膀胱或膀胱癌类器官的培养基及其应用

说明书

本发明公开了一种基于上皮干细胞的膀胱或膀胱癌类器官的培养基及其应用，属于类器官培养技术领域。培养基包括基础培养基、HEPES缓冲液、青霉素链霉素溶液、支原体去除试剂、营养添加剂和特异性因子；营养添加剂包括GlutaMAX添加剂和B27添加剂；特异性因子包括WNT‑3a条件培养基、R‑Spondin1条件培养基、烟酰胺、N‑乙酰半胱氨酸、A83‑01、EGF、Y‑27632和Noggin。本发明针对小鼠膀胱或膀胱癌开发的类器官培养基，提高了膀胱或膀胱癌类器官的培养成功率及传代后维持率，培养的膀胱或膀胱癌类器官可维持组织或肿瘤的组织学及遗传学特征，开发的培养基为类器官和膀胱癌研究提供了新的思路。

技术领域

本发明属于类器官技术领域，具体涉及一种基于上皮干细胞的膀胱或膀胱癌类器官的培养基及其应用。

背景技术

类器官是来自于干细胞或器官前体细胞的体外培养3D细胞结构，具有分化出多种细胞类型并表现类似器官结构的潜能。由于传统的2D细胞培养无法重现肿瘤微环境，也缺乏细胞-细胞间、细胞-细胞外基质之间的相互作用，近年来包括多细胞球体、类器官在内的3D培养技术通过实现精确建模，大大促进了药物筛选、疾病发生以及再生医学的发展。类器官作为更加复杂的3D细胞结构，包含所建模器官一种以上的细胞类型，能够体现该器官特有的某些功能，并由自组织组装类似来源器官的结构。

类器官可来自于胚胎干细胞(ESCs)或器官特异性成体干细胞(ASCs)。器官特异性成体干细胞(ASCs)，即组织特异性常驻干细胞。成体干细胞来源的类器官通常直接取自已分化的组织或患病组织，通过添加能够维持组织正常信号调控的生长因子，使其发展成为类器官。肿瘤干细胞作为肿瘤中具有类似于成体干细胞特性的一类细胞，具有自我更新的能力以及多向分化的潜能。类器官培养体系主要包括基质载体与培养基。最常用的基质载体是来自EHS小鼠肉瘤细胞分泌的胶状蛋白质混合物——基质胶，其成分与细胞外基质类似，为类器官生长提供3D支持。类器官培养基中通常需要添加外源生长因子，刺激细胞增殖分裂、分化，并防止干细胞凋亡，从而诱导干细胞沿着类似器官发生的发育线索逐步分裂分化。

膀胱类器官作为一种3D培养模型，能够模拟膀胱的结构和功能。利用多能干细胞(iPSCs)或组织特异性干细胞(如膀胱上皮干细胞)，经过分裂分化自组织形成类似膀胱的微型结构。由此产生的膀胱类器官可用于研究包括膀胱发育、功能和疾病在内的膀胱生理学的各个方面，为了解膀胱癌的发生机制、筛选药物功能或开发与膀胱相关疾病的新疗法提供有价值的新模型。

肿瘤类器官取自恶性肿瘤，依托基质载体并借助生长因子的刺激，肿瘤干细胞可以形成具有不同细胞类型互相联结的复杂三维空间结构，不仅与来源肿瘤在组织学上相似，还保留了生物标记物和基因特征，是有价值的肿瘤新模型。肿瘤类器官可以用于肿瘤病因学、肿瘤免疫、药物测试与筛选等方面。

膀胱癌是一种发病率很高的恶性肿瘤，其中男性发病率是女性的三倍，作为男性第四常见的恶性肿瘤，由于其早期症状不明显，预后较差，对人类的生命健康造成了巨大危害。非肌层浸润型膀胱癌需要内镜切除和膀胱内辅助化疗，肌层浸润型膀胱癌特异性强并具有更高的死亡率，通常需要进行膀胱全切并接受放化疗以遏制肿瘤及转移。开发一种具有更具代表性且方便构建、支持长期传代及高通量筛选的膀胱癌模型对于临床前研究及抗膀胱癌新药研发具有重要意义。但人源膀胱癌类器官受到样本获取难、建模要求高的限制，难以大规模进行基础医学研究，而目前对于小鼠来源的膀胱癌类器官培养方法缺少详细论述。