《Biomaterials》：DLP打印重现翼状胬肉微环境

美国加州大学圣地亚哥分校的Shaochen Chen团队在Biomaterials（IF：12.8）上发表了一篇题为“Rapid 3D bioprinting of a multicellular model recapitulating pterygium microenvironment”的研究。这篇文章介绍了一种使用数字光处理 (DLP) 3D 生物打印技术快速构建模拟翼状胬肉微环境的细胞模型的方法。

该研究利用人结膜干细胞 (hCjSCs) 和其他细胞类型，如免疫细胞和血管细胞，构建了三维细胞模型。他们发现，该模型能够重现翼状胬肉相关的病理特征，包括炎症反应和上皮-间质转化 (EMT)。与来自患者的翼状胬肉组织的转录组数据相比，该模型显示出相似的基因表达模式，这表明它能够准确地模拟翼状胬肉疾病。这项研究为个性化医疗和药物筛选提供了一个有价值的工具。

翼状胬肉简介：

翼状胬肉是一种常见的眼表疾病，可能导致视力受损。它是一种结膜的病理性过度生长，侵犯角膜，影响视力。翼状胬肉的特征包括新生血管和慢性炎症。

hCjSCs的培养：

研究人员采用了一种新型的无饲养层培养系统，有效地扩增了人结膜干细胞 (hCjSCs)，并保持了其同质性、干细胞特性和分化潜能。

使用 CjSCM 进行原代 hCjSCs 的体外扩增

不同供体的原代结膜上皮细胞在 CjSCM 或对照培养基中培养的细胞倍率与培养时间的累积定量图

在 CjSCM 或对照培养基中扩增的 hCjSCs 在第 3 周期的 ECAD/P63 和 ABCG2/KRT14 免疫荧光染色图

由 hCjSCs 分化的结膜上皮细胞的 MUC1、MUC5AC 和 MUC16 免疫荧光染色图及相应的明场图像

3D生物打印技术：

研究人员使用基于数字光处理 (DLP) 的3D生物打印平台，制造了能够支持hCjSCs存活和生物活性的水凝胶支架。

基于 DLP 三维生物打印出的水凝胶支架可支持hCjSCs 的干性和功能性

对包裹 hCjSCs 的水凝胶支架进行活死染色，以比较培养 2 天后软支架和硬支架中细胞的存活率

培养 2 天后，对包裹 hCjSCs 的生物打印水凝胶支架上的 ABCG2 和 KRT14 进行免疫荧光染色

结膜上皮细胞分化 7 天后，封装 hCjSCs 的水凝胶支架上 MUC1、MUC5AC 和 MUC16 的免疫荧光染色

3D翼状胬肉模型：

研究人员构建了一个3D多细胞翼状胬肉模型，包含hCjSCs、免疫细胞和血管细胞，模拟了翼状胬肉微环境。

生物打印多细胞三维翼状胬肉模型图解

三维翼状胬肉模型的代表性图像。红色：hCjSCs 和巨噬细胞；绿色：HUVECs 和成纤维细胞：HUVECs 和成纤维细胞

转录组分析：

研究人员对3D翼状胬肉模型进行了转录组分析，发现其基因表达模式与患者来源的翼状胬肉组织相似，表明该模型能够有效地模拟翼状胬肉病理状态。

GSEA和GO分析揭示了三维翼状胬肉模型中与翼状胬肉相关的病理特征

三维翼状胬肉模型的转录组特征与患者来源的翼状胬肉组织相似

模型验证：

研究人员将该模型与患者来源的翼状胬肉组织进行了比较，发现两者在基因表达模式上存在显著相关性，进一步证实了该模型的可靠性。

代表性GSEA 显示，与三维对照组相比，三维翼状胬肉中表皮生长因子受体（EGFR）信号转导富集；与三维翼状胬肉相比，三维对照组中上皮分化富集。

在三维翼状胬肉模型中培养的 hCjSCs 与三维对照组相比富集的 GO 术语

对三维翼状胬肉模型和人类患者样本中一致的 DEGs 进行的GO 富集分析

翼状胬肉研究：

该模型为翼状胬肉的研究提供了新的平台，可以用于研究翼状胬肉的发病机制、药物筛选和治疗方法开发。

个性化医疗：

该模型可以用于构建患者特异性的翼状胬肉模型，为个性化医疗提供支持。

3D生物打印技术：

该研究展示了DLP-3D生物打印技术在组织工程和疾病建模中的应用潜力。

未来研究方向：

进一步优化3D翼状胬肉模型的构建方法，提高其稳定性和可重复性。

利用该模型进行药物筛选和治疗方法开发，为翼状胬肉的治疗提供新的思路。

探索3D生物打印技术在其他眼表疾病建模中的应用。

文献原文：10.1016/j.biomaterials.2022.121391

文献链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10162446/

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