一种用于培养类器官的水凝胶培养基、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，具体而言，涉及一种用于培养类器官的水凝胶培养基、制备方法及应用。一种用于培养类器官的水凝胶培养基，其特征在于，包括醛基化纤维素纳米结晶、明胶、Advanced DMEM/F

【技术实现步骤摘要】
一种用于培养类器官的水凝胶培养基、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及生物
，具体而言，涉及一种用于培养类器官的水凝胶培养基、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]结直肠癌是最常见的严重威胁人类健康的恶性肿瘤之一。在我国结直肠癌的发病率为9.24％，在所有恶性肿瘤中占第四位。而结直肠癌的死亡率为11.77％，在全部恶性肿瘤中占第五位。随着经济的发展、生活水平的提高和生活方式的改变，结直肠癌的发病率还将呈不断上升的趋势。另外，结直肠癌复发转移风险高，超过50％的结直肠癌患者会在根治性治疗后数月到数年内出现不同程度的复发转移。此外，结直肠癌具有高度异质性。其动态结构和物理性质影响肿瘤进展和治疗反应。尽管存在这种多样性，但在过去的几十年中，结直肠研究主要依赖于几种细胞系进行二维培养，这些克隆细胞系无法完全表现结直肠癌异质性，限制了它们在预测临床治疗效果中的应用。同时，，患者来源的异种移植物，将人肿瘤片段直接移植到免疫功能缺陷的小鼠中，虽然它们在很大程度上保留了亲本肿瘤的形态，基因组特征和肿瘤内异质性，但是异种移植模型模型带来了伦理问题，并且是花费大量时间且成本昂贵。
[0003]患者来源的肿瘤类器官，从癌症患者组织中生长的亚毫米级三维多细胞结构，在3D基质胶中，已经成为一种有前景的模型，可以有效解决永生化细胞系和异种移植模型的问题。与细胞系相比，类器官模型体现出不同患者间肿瘤异质性，并且相比异种移植模型的效率高花费小。此外，类器官具有维持组织学特征和基因表达的能力，最重要的是，可以在体外精准检测患者对肿瘤的药物反应。从而使其成为抗癌药物临床前评估和潜在的个性化癌症治疗的可靠模型。
[0004]目前，类器官的应用因严重依赖小鼠肿瘤基底膜提取物(BME)(市售为Matrigel，Cultrex BME或Geltrex)而受到很大的限制，但是这依然是3D细胞培养的标准。基质胶BME是层粘连蛋白，IV型胶原蛋白，肠他汀，蛋白聚糖和生长因子的凝胶状混合物，由Engelbreth
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Holm
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Swarm小鼠肉瘤细胞分泌。由于异种化合物(小鼠来源)和残留生长因子的存在，以及BME组成和性质的批次间差异性(每批次细胞生长状态，传代数都不一样)导致BME作为类器官生长基质的可靠性降低。此外，BME不利于其机械性能的改变，这点对于了解肿瘤微环在癌症进展中的作用非常重要。另外，肿瘤对药物的反应，由于BME是一种物理水凝胶，因此它对流动引起的耐受性较差，从而使BME对于药物筛选存在影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于培养类器官的水凝胶培养基、制备方法及应用。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供用于培养类器官的水凝胶培养基，包括醛基化纤维素纳米结晶溶液、
明胶溶液和类器官培养液。
[0008]进一步，所述醛基化纤维素纳米结晶溶液包括醛基化纤维素纳米结晶、水和HBSS平衡溶液；
[0009]所述明胶溶液包括明胶和Advanced DMEM/F
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12基础培养液；
[0010]所述类器官培养液的成分包括L
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谷氨酰胺、青链霉素、MEM NEAA培养基、A83
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01、烟酰胺、L
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半胱氨酸、人胰岛素、FBS、B27、EGF、人胃泌素以及DMEM/F12基础培养基。
[0011]进一步，所述醛基化纤维素纳米结晶的质量占所述水凝胶培养基质量的1wt％，所述明胶的质量占所述水凝胶培养基质量的2wt％。
[0012]本专利技术提供如上述的水凝胶培养基在培养结肠癌或直肠癌类器官中的应用。
[0013]本专利技术提供一种如上述的水凝胶培养基制备方法，先分别制备醛基化纤维素纳米结晶溶液和所述明胶溶液，再将所述醛基化纤维素纳米结晶溶液、所述明胶溶液和所述类器官培养液混合均匀，得到所述水凝胶培养基。
[0014]进一步，所述醛基化纤维素纳米结晶溶液中，所述醛基化纤维素纳米结晶的质量百分数为3wt％,所述明胶溶液中，所述明胶的质量百分数为10wt％；所述醛基化纤维素纳米结晶溶液、所述明胶溶液和所述类器官培养液的体积比为5:3:7。
[0015]进一步，所述醛基化纤维素纳米结晶溶液的制备包括以下步骤：
[0016]S1
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1、将1.2g高碘酸加入300ml质量百分数为1wt％的纤维素纳米结晶悬浮液中，并在室温下搅拌2h，得到氧化后的悬浮液；
[0017]S1
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2、向所述氧化后的悬浮液中加入600μL乙二醇；
[0018]S1
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3、使用去离子水对所述步骤S1
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2得到的悬浮液进行透析；透析时间为14天，并且每天更换两次去离子水；
[0019]S1
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4、将透析后的混合物进行旋蒸浓缩，旋蒸浓缩后的悬液体积为100ml；
[0020]S1
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5、将浓度为10
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的HBSS平衡溶液添加到所述旋蒸浓缩后的悬液中，使得到所述醛基化纤维素纳米结晶溶液中醛基化纤维素纳米结晶的浓度为3wt％。
[0021]进一步，采用涡旋的方法将所述醛基化纤维素纳米结晶溶液、所述明胶溶液和所述类器官培养液混合。
[0022]进一步，混合后，将所述水凝胶培养基在紫外灯下灭菌，灭菌时间为至少10min。
[0023]本专利技术还提供结肠癌或直肠癌类器官的培养方法，对结肠癌或直肠癌组织进行消化得到细胞沉淀，再将所述细胞沉淀进行重悬得到细胞溶液；采用上述的水凝胶培养基与所述细胞溶液混合并进行滴胶接种，培养后得到结肠癌类器官或直肠癌类器官。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025](1)本专利技术的用于培养类器官的水凝胶培养基，其成分中含有醛基化纤维素纳米结晶和明胶，使醛基化纤维素纳米结晶中的醛基团能够与明胶中的赖氨酸残基的胺基团形成席夫碱交联的结构，从而在微观上形成适合培养类器官的纤维网络；
[0026](2)本专利技术的用于培养类器官的水凝胶培养基，能够良好的模拟生物体内的环境，使其更有利于类器官的生长和传代；
[0027](3)本专利技术的用于培养类器官的水凝胶培养基，可以替代一般的基质胶，并且相比于基质胶具有更好的效果；
[0028](4)本专利技术的用于培养类器官的水凝胶培养基，可以实现只有类器官的细胞大量
增殖，其他细胞的比例逐渐减少甚至消失，最终获得纯度较高的类器官；
[0029](5)本专利技术的水凝胶培养基制备方法，具有简单高效的优点；
[0030](6)本专利技术的结肠癌或直肠癌类器官的培养方法，采用水凝胶培养基进行培养，培养的成功率可达80％以上；同时培养周期短、类器官的细胞直径可达80μm，数量可达107个。
附图说明
[0031]图1为本专利技术用于培养类器官水凝胶培养基的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于培养类器官的水凝胶培养基，其特征在于，包括醛基化纤维素纳米结晶溶液、明胶溶液和类器官培养液。2.根据权利要求1所述一种用于培养类器官的水凝胶培养基，其特征在于，所述醛基化纤维素纳米结晶溶液包括醛基化纤维素纳米结晶、水和HBSS平衡溶液；所述明胶溶液包括明胶和Advanced DMEM/F
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12基础培养液；所述类器官培养液的成分包括L
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谷氨酰胺、青链霉素、MEM NEAA培养基、A83
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01、烟酰胺、L
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半胱氨酸、人胰岛素、FBS、B27、EGF、人胃泌素以及DMEM/F12基础培养基。3.根据权利要求2所述一种用于培养类器官的水凝胶培养基，其特征在于，所述醛基化纤维素纳米结晶的质量占所述水凝胶培养基质量的1wt％，所述明胶的质量占所述水凝胶培养基质量的2wt％。4.如权利要求1～3任意一项所述的水凝胶培养基在培养结肠癌或直肠癌类器官中的应用。5.一种如权利要求1～3任意一项所述的水凝胶培养基制备方法，其特征在于，先分别制备所述醛基化纤维素纳米结晶溶液、所述明胶溶液和所述类器官培养液，再将所述醛基化纤维素纳米结晶溶液、所述明胶溶液和所述类器官培养液混合均匀，得到所述水凝胶培养基。6.根据权利要求5所述一种水凝胶培养基制备方法，其特征在于，所述醛基化纤维素纳米结晶溶液中，所述醛基化纤维素纳米结晶的质量百分数为3wt％,所述明胶溶液中，所述明胶的质量百分数为10wt％；所述醛基化纤维素纳米结晶溶液、所述明胶溶液和所述类器官培养...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，李欣磊，
申请(专利权)人：云南旭佐生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：