周春光,段文彪,趙延榮,李倉(cāng),孫克龍,張誼,單云峰,張啟瑜
組織工程和再生醫(yī)學(xué)的興起使很多組織壞死性疾病有望得到治療和治愈[1]。干細(xì)胞作為組織工程中種子細(xì)胞的主要來源,對(duì)其在分化上的研究一直是組織工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[2-4]。大量研究[5-6]證明VEGF能促進(jìn)ADSCs及其他干細(xì)胞向ECs分化。探索如何尋求有效的途徑使去肝臟細(xì)胞化支架再細(xì)胞化,以獲得具有不完全肝功能的肝樣組織甚至具有完整血管網(wǎng)絡(luò)的再細(xì)胞化肝臟一直是肝臟再生醫(yī)學(xué)研究者們不懈努力的目標(biāo)。本研究通過大鼠肝間質(zhì)細(xì)胞—大鼠肝星狀細(xì)胞與大鼠脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞,在內(nèi)皮細(xì)胞分化誘導(dǎo)培養(yǎng)基中的間接共培養(yǎng),觀察在VEGF誘導(dǎo)下,HSCs對(duì)rADSCs向ECs分化的影響,為之后兩種細(xì)胞在去細(xì)胞化支架內(nèi)直接有序的共培養(yǎng)獲取再細(xì)胞化肝臟提供研究策略。
大鼠肝卵圓細(xì)胞WB-F344購(gòu)自中科院上海細(xì)胞庫(kù);戊巴比妥鈉、IV型膠原酶、Triton X-100購(gòu)自Sigma公司;PBS購(gòu)自Hyclone公司;FBS、DMEM/F12、DMEM、0.25% EDTA胰酶購(gòu)自Gibco公司;vWF一抗、eNOs一抗和VE-Cadherin(CD144)一抗、Donkey Anti-Rabbit IgG H&L(Alexa Fluor?594)熒光二抗、Donkey Anti-Mouse IgG H&L(Alexa Fluor?488)熒光二抗購(gòu)自Abcam公司;APC-CD90、Mouse IgG1(κPurified)、Mouse IgG1(κAPC)、Matrigel基質(zhì)膠購(gòu)自BD Biosciences公司;Goat anti-Mouse IgG H&L-HRP、Goat anti-Rabbit IgG H&L-HRP購(gòu)自Bioworld公司;Transwell共培養(yǎng)小室購(gòu)自Corning公司;CCK8試劑盒購(gòu)自Dojindo公司;ECM培養(yǎng)基購(gòu)自ScienCell公司;rVEGF購(gòu)自PeproTECH公司;BCA試劑盒購(gòu)自Beyotime公司;乙?;兔芏戎鞍祝―iI labeled acetylated low-density lipoprotein,DiI-Ac-LDL)購(gòu)自YiYuanBiotech公司。
1.2.1 原代大鼠脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(rat adipose tissue-derived mesenchymal stem cells,rADSCs)的分離和培養(yǎng):選取6周齡SPF級(jí)雄性SD大鼠兩只,2%戊巴比妥鈉0.3 mL/g腹腔注射麻醉,無(wú)菌條件于大鼠后腹膜及腎周處取出多塊體積約為1 mL左右的脂肪塊經(jīng)PBS沖洗后置于無(wú)菌培養(yǎng)皿內(nèi),迅速轉(zhuǎn)移至超凈臺(tái)用無(wú)菌眼科剪將脂肪塊剪碎,分別放入15 mL離心管內(nèi),加入4 mL含有0.075% IV型膠原酶的DMEM/F12培養(yǎng)基,于37 ℃下震蕩消化60 min,200目無(wú)菌篩網(wǎng)過濾消化物,濾液經(jīng)1500 r/min離心10 min收集細(xì)胞,用含有15% FBS的DMEM/F12培養(yǎng)基重懸,以1×105的密度種于25 cm2培養(yǎng)瓶?jī)?nèi),置于37 ℃、5% CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng),1 d后換液。以后每?jī)商鞊Q液一次,待細(xì)胞融合至培養(yǎng)瓶底80%時(shí)用含0.25%EDTA的胰酶消化傳代。
1.2.2 rADSCs表面標(biāo)記物的鑒定:取第三代rADSCs,胰酶消化制成單細(xì)胞懸液,離心PBS重懸,以每管1×106分裝細(xì)胞,用APC直接標(biāo)記的CD90和IgG H&L Alexa Fluor?488間接標(biāo)記的CD144(VE-Cadherin)對(duì)rADSCs進(jìn)行表面標(biāo)記物的鑒定,以Mouse IgG1(κPurified)和Mouse IgG1(κAPC)作同型對(duì)照。1.2.3 共培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)rADSCs向內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells,ECs)分化:利用膜孔徑0.4μm的Transwell共培養(yǎng)小室,下層以1×104/孔的rADSCs在含有15% FBS的DMEM/F12培養(yǎng)基中培養(yǎng),上層分別以1×103、1×104、1×105/孔的HSCs在含有5%FBS的DMEM培養(yǎng)基中培養(yǎng),共培養(yǎng)2 d后,CCK8法測(cè)定下層rADSCs活力,選擇rADSCs活力最好的組作為誘導(dǎo)培養(yǎng)的細(xì)胞比例。以之前確定的共培養(yǎng)細(xì)胞比例在Transwell共培養(yǎng)小室內(nèi),用內(nèi)皮細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基替換DMEM/F12培養(yǎng)基后誘導(dǎo)rADSCs向ECs分化。內(nèi)皮細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基成分包括:ECM(Endothelial Cell Medium)、5% FBS、pen/strep、ECGS(endothelial cell growth supplement)、10 ng/mL rVEGF。每2 d換一次誘導(dǎo)培養(yǎng)基,重新消化接種特定數(shù)目的HSCs,觀察下層rADSCs誘導(dǎo)7 d和14 d后的形態(tài)學(xué)改變。誘導(dǎo)2周后收集各組誘導(dǎo)后的rADSCs,擴(kuò)增、凍存?zhèn)溆?。共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置四組,陽(yáng)性對(duì)照組為大鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(rat Brain microvascular en-dothelial cells,rBMVECs);實(shí)驗(yàn)組為HSCs與rADSCs在內(nèi)皮細(xì)胞分化誘導(dǎo)培養(yǎng)基中共培養(yǎng);陰性對(duì)照組為肝卵圓細(xì)胞(hepatic oval cells,HOCs)與rADSCs在內(nèi)皮細(xì)胞分化誘導(dǎo)培養(yǎng)基中共培養(yǎng);空白對(duì)照組為rADSCs在內(nèi)皮細(xì)胞分化誘導(dǎo)培養(yǎng)基中單獨(dú)誘導(dǎo)培養(yǎng)。培養(yǎng)及誘導(dǎo)后所得內(nèi)皮細(xì)胞分別記為:陽(yáng)性對(duì)照組,rBMVECs;實(shí)驗(yàn)組,(rADSCs+HSCs)ECs;陰性對(duì)照組,(rADSCs+HOSs)ECs;空白對(duì)照組,(rADSCs)ECs。
1.2.4vWF、eNOs、VE-Cadherin免疫熒光染色:誘導(dǎo)2周后,用內(nèi)皮細(xì)胞特異性標(biāo)記抗體—vWF、eNOs和VE-Cadherin鑒定誘導(dǎo)后rADSCs的表型。簡(jiǎn)要步驟為將已爬好rADSCs細(xì)胞的玻片用PBS浸洗3次,4%多聚甲醛固定爬片15 min,0.5% Triton X-100室溫通透20 min,驢血清室溫封閉30 min,加足夠量的稀釋好的一抗在濕盒中4 ℃孵育過夜;第二天用PBS浸洗爬片3次,加稀釋好的熒光二抗(Donkey Anti-Rabbit IgG H&L(Alexa Fluor?594)或Donkey Anti-Mouse IgG H&L(Alexa Fluor?488,Abcam)在濕盒中37 ℃孵育1 h,滴加DAPI避光孵育5 min進(jìn)行核染,PBS洗去多余的DAPI,用含抗熒光淬滅劑的封片液封片,在熒光顯微鏡下觀察采集圖像。
1.2.5eNOs蛋白表達(dá)檢測(cè):取誘導(dǎo)2周后的rADSCs細(xì)胞,提取細(xì)胞蛋白;BCA試劑盒測(cè)蛋白濃度,計(jì)算上樣量;制8%和10%的SDS-PAGE膠,以60 mv跑膠,至樣品進(jìn)入分離膠后改為110 mv恒壓電泳;以350 mA恒流轉(zhuǎn)膜80~120 min;用5%脫脂奶粉封閉1 h,加稀釋好的一抗(vWF、eNOs和VE-Cadherin)在濕盒中4 ℃孵育過夜,TBST洗三次后,加5%脫脂奶粉配制好的二抗(Goat anti-Mouse IgG H&L-HRP和Goat anti-Rabbit IgG H&L-HRP),常溫孵育1 h后,于暗室中加發(fā)光劑發(fā)光、曝光。
1.2.6 功能學(xué)檢測(cè)
(1)細(xì)胞遷移試驗(yàn):取誘導(dǎo)2周后的rADSCs細(xì)胞,用無(wú)血清ECM培養(yǎng)基重懸細(xì)胞,在膜孔徑8μm的Transwell小室(Corning)上層加入200μL細(xì)胞懸液(細(xì)胞濃度1×105/mL),在小室下層加入600μL含5% FBS和20 ng/mL rVEGF的ECM養(yǎng)基,培養(yǎng)24 h后取出上層小室,用干凈的棉簽輕輕拭去小室底部膜上層的細(xì)胞,最后把小室底部的膜輕輕取下,并把膜的底面朝上,用4%多聚甲醛固定15 min后,DAPI染色5 min,在熒光顯微鏡下觀察穿過膜的細(xì)胞。
(2)DiI-Ac-LDL吞噬試驗(yàn):誘導(dǎo)2周后在小室下層的誘導(dǎo)培養(yǎng)基中加入25μg/mL乙?;兔芏戎鞍祝―iI labeled acetylated low-density lipoprotein,DiI-Ac-LDL),37 ℃繼續(xù)培養(yǎng)4 h后用PBS清洗細(xì)胞3次,用4%多聚甲醛固定15 min,DAPI染色5 min,在熒光顯微鏡下觀察細(xì)胞DiI-Ac-LDL的吞噬情況。
(3)體外成血管試驗(yàn):取誘導(dǎo)2周后的rADSCs細(xì)胞,用無(wú)血清ECM培養(yǎng)基培養(yǎng)12 h后,用誘導(dǎo)培養(yǎng)基制成細(xì)胞懸液,以1×105/孔加入到鋪有Matrigel基質(zhì)膠的24孔板中,置于37 ℃、5% C02的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng),24 h后觀察細(xì)胞成血管情況。
1.2.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:用統(tǒng)計(jì)軟件SPSSl9.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料用(±s),多組間差異比較采用單因素方差分析TuKey HSD方法,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
由大鼠脂肪組織提取的原代rADSCs經(jīng)過傳代培養(yǎng)后逐漸純化,流式細(xì)胞技術(shù)檢測(cè)結(jié)果(圖1)顯示第3代rADSCs表面標(biāo)記物CD90陽(yáng)性率達(dá)96.0%,CD144陰性率達(dá)93.1%。
圖1 rADSCs細(xì)胞表型分析
共培養(yǎng)體系中各種細(xì)胞比例對(duì)目的細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖有重大影響,因此確定最優(yōu)的共培養(yǎng)初始細(xì)胞比例是十分必要的。我們分別以1×103、1×104、1×105/孔的HSCs和1×104/孔的rADSCs進(jìn)行最優(yōu)共培養(yǎng)初始細(xì)胞比例的探索,誘導(dǎo)培養(yǎng)2d后測(cè)定下層rADSCs細(xì)胞數(shù),結(jié)果(圖2)顯示在HSCs為1×104/孔時(shí),下層rADSCs生長(zhǎng)相對(duì)最好(P<0.05)。配合光鏡下對(duì)細(xì)胞形態(tài)的觀察,我們確定以1×104/孔HSCs和1×104/孔rADSCs作為共培養(yǎng)誘導(dǎo)體系初始細(xì)胞比例。注意到所用HSC-T6的增殖速率明顯高于原代提取的rADSCs,當(dāng)上層HSCs細(xì)胞量過高時(shí)(以1×105/孔培養(yǎng)2 d后),共培養(yǎng)體系中營(yíng)養(yǎng)消耗過快,影響下層rADSCs生長(zhǎng),我們確定每?jī)商鞊Q一次誘導(dǎo)培養(yǎng)基,重新消化接種特定數(shù)目的HSCs。
原代提取的rADSCs呈梭形或多邊形,細(xì)胞融合至70%~90%后呈旋渦狀生長(zhǎng)。誘導(dǎo)后的rADSCs形態(tài)逐漸變短變圓,隨著誘導(dǎo)時(shí)間的延長(zhǎng),越來越多的細(xì)胞出現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞典型的鵝卵石樣改變。
圖2 共培養(yǎng)誘導(dǎo)培養(yǎng)2 d后3種共培養(yǎng)體系rADSCs生長(zhǎng)情況比較(*P<0.05)
圖3HSCs共培養(yǎng)誘導(dǎo)第0、7和14天rADSCs光鏡下細(xì)胞形態(tài)(×100)
圖4 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞vWF和VE-Cadherin免疫熒光雙染,DAPI染核(藍(lán)色),rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(×200)
圖5 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞eNOS和VE-Cadherin免疫熒光雙染,DAPI染核(藍(lán)色),rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(×200)
免疫熒光檢測(cè)結(jié)果(圖4、5)顯示,四組細(xì)胞vWF和VE-Cadherin表達(dá)均陽(yáng)性;陽(yáng)性對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組eNOS表達(dá)強(qiáng)陽(yáng)性,陰性對(duì)照組和空白對(duì)照組eNOS表達(dá)弱陽(yáng)性。Western blotting檢測(cè)結(jié)果(圖6、7)與免疫熒光結(jié)果一致,實(shí)驗(yàn)組eNOS蛋白表達(dá)(0.71±0.06)明顯高于陰性對(duì)照組(0.39±0.07)和空白對(duì)照組(0.44±0.05)(P<0.05),eNOS/GAPDH灰度比值如圖6所示。
圖6 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞eNOS蛋白表達(dá)情況,rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照
圖7 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞eNOS/GAPDH灰度比值,rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(*P<0.05)
2.5.1 細(xì)胞遷移試驗(yàn):正常的內(nèi)皮細(xì)胞在趨化因子的作用下會(huì)顯示出其定向遷移的能力。我們以FBS和VEGF作為趨化因子,檢測(cè)誘導(dǎo)所得ECs的定向遷移能力。結(jié)果(圖8、9)顯示,四組細(xì)胞在FBS和VEGF作用下均可以在Transwell小室內(nèi)發(fā)生透膜遷移,實(shí)驗(yàn)組每視野下細(xì)胞遷移數(shù)目(28.50±3.10)明顯高于陰性對(duì)照組(16.25±2.06)和空白對(duì)照組(16.50±1.73)(P<0.01)。
圖8 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞透膜遷移情況,以DAPI染核(藍(lán)色)記數(shù)透膜細(xì)胞,rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(×200)
圖9 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞透膜遷移能力比較,rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(**P<0.01)
2.5.2 DiI-Ac-LDL吞噬試驗(yàn):對(duì)DiI-Ac-LDL的吞噬能力是內(nèi)皮細(xì)胞具有的特性之一,通過檢測(cè)誘導(dǎo)所得ECs對(duì)DiI-Ac-LDL的吞噬能力,可以反映內(nèi)皮細(xì)胞的成熟程度和功能狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)IPP軟件處理測(cè)量后,以每視野下IOD(integrated optical density,積分光密度值)反映細(xì)胞對(duì)DiI-Ac-LDL的吞噬能力。結(jié)果顯示(圖10、11),四組細(xì)胞均能不同程度的吞噬DiI-Ac-LDL,實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞(7383.00±1779.81)吞噬DiI-Ac-LDL的能力明顯高于空白對(duì)照組(3337.25±617.14)(P<0.05)。
2.5.3 體外成血管試驗(yàn):成熟的內(nèi)皮細(xì)胞具有在Matrigel膠上形成血管網(wǎng)絡(luò)的特性,我們將誘導(dǎo)所得的ECs加入到鋪有Matrigel基質(zhì)膠的24孔板中,觀察其成血管的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)IPP軟件處理測(cè)量后,以每視野下小管總長(zhǎng)度(像素)反映細(xì)胞的成血管能力。結(jié)果顯示(圖12、13),四組細(xì)胞均能形成血管樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞(5476.25±826.03)體外成血管的能力明顯高于其他三組細(xì)胞—陽(yáng)性對(duì)照組(4153.5±547.16)(P<0.05)、陰性對(duì)照組(3534.25±343.42)和空白對(duì)照組(4181.18±948.88)(P<0.01)。
圖10 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞DiI-Ac-LDL(紅色)吞噬情況,DAPI染核(藍(lán)色),rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(×200)
圖11 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞DiI-Ac-LDL吞噬能力比較,rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(*P<0.05)
組織工程技術(shù)被認(rèn)為是最終能解決器官衰竭的途徑。然而,功能性組織器官及其生物模擬物的設(shè)計(jì)和創(chuàng)造,特別是像肝臟這種具有復(fù)雜生物學(xué)功能的巨大實(shí)質(zhì)性臟器,是一個(gè)十分復(fù)雜的過程。組織工程支架的內(nèi)皮化和血管化是構(gòu)建需要血液灌注的實(shí)質(zhì)性臟器的必要環(huán)節(jié)。Basak E等[7]利用內(nèi)皮細(xì)胞和肝細(xì)胞再細(xì)胞化大鼠去細(xì)胞化肝臟支架獲得了具有一定肝臟功能的大鼠再細(xì)胞化肝臟,并成功將得到的肝臟移植回大鼠體內(nèi)。然而內(nèi)皮細(xì)胞并不容易獲得,而ADSCs來源豐富,容易采集,不存在倫理爭(zhēng)議[8],大量研究[9-10]顯示,ADSCs能在特定條件下向多種成熟細(xì)胞分化,包括內(nèi)皮細(xì)胞、肝細(xì)胞系等。ADSCs已經(jīng)被眾多學(xué)者作為種子細(xì)胞應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)的研究,Nuness等[11]成功利用脂肪來源的血管基質(zhì)細(xì)胞(adipose-de-rived SVF cells)和HepG2細(xì)胞系[hepatocyte cell line(HepG2)]設(shè)計(jì)出具有功能的血管化肝臟組織模擬物,雖然Nunes等認(rèn)為他們的SVFs在表型上與其他人報(bào)道[9,12]的ADSCs有所差異,但他們的研究結(jié)果均證明ADSCs在向內(nèi)皮分化和促進(jìn)組織血管化方面均有巨大的潛能,這為ADSCs在組織工程方面的應(yīng)用提供了巨大的可能。因此我們選擇rADSCs進(jìn)行肝臟組織器官內(nèi)皮化和血管化的研究,我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次證明rADSCs在VEGF的誘導(dǎo)下能向內(nèi)皮細(xì)胞分化,并表現(xiàn)出成熟內(nèi)皮細(xì)胞的表型和功能。
圖12 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞成血管情況,rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(×100)
圖13 誘導(dǎo)2周后各組細(xì)胞成血管能力比較,rBMVECs為陽(yáng)性對(duì)照(*P<0.05,**P<0.01)
肝臟完整功能的行使關(guān)鍵在于肝臟的完整結(jié)構(gòu)和完整的細(xì)胞成分。因此在構(gòu)建功能性肝臟組織器官及其生物模擬物時(shí),多細(xì)胞組織器官的多向分化誘導(dǎo)或者共培養(yǎng)便成為必須實(shí)現(xiàn)的一步。研究顯示HSCs與肝細(xì)胞共培養(yǎng)能促進(jìn)促進(jìn)肝細(xì)胞形成類肝組織球狀體,并且形成內(nèi)皮化管腔。Abu-Absi等[13]在3D培養(yǎng)基中利用HSC-T6和肝細(xì)胞直接共培養(yǎng)模擬肝臟組織再生過程,獲得的類肝組織球狀體具有白蛋白分泌功能,并且具有內(nèi)皮化管道。Kasuya等[14-15]在(D,L-lactide-co-glycolide)PLGA多聚微孔膜上利用小肝細(xì)胞(SHs)-肝星狀細(xì)胞(HSCs)-內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)進(jìn)行3D培養(yǎng)以獲得具有功能的血管化肝臟組織,他們發(fā)現(xiàn)HSCs能促進(jìn)ECs形成毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu),并增強(qiáng)SHs的肝細(xì)胞樣功能。細(xì)胞共培養(yǎng)對(duì)rADSCs細(xì)胞的分化成熟也有重要作用。Zhao等[9]認(rèn)為ADSCs與成熟細(xì)胞的共培養(yǎng)能促進(jìn)和增強(qiáng)ADSCs的定向分化。我們利用HSCs與rADSCs的間接共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),在VEGF誘導(dǎo)下的HSCs可以促進(jìn)rADSCs向ECs分化,并增強(qiáng)分化后ECs的細(xì)胞功能,特別是成血管能力的增強(qiáng)。另外,我們發(fā)現(xiàn)與實(shí)質(zhì)性細(xì)胞(HOC,肝卵圓細(xì)胞-肝臟實(shí)質(zhì)性細(xì)胞的一種)相比,非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞(HSCs-肝臟非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞的一種)更能促進(jìn)rADSCs向ECs分化和分化后ECs功能的成熟。
比起細(xì)胞直接接觸共培養(yǎng)獲得功能性、血管化肝臟組織類似物,利用Transwell小室進(jìn)行rADSCs和HSCs的間接共培養(yǎng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)便是能更加容易控制共培養(yǎng)體系中HSCs的細(xì)胞比例,從而能更加方便準(zhǔn)確的觀察測(cè)定在共培養(yǎng)過程中,rADSCs發(fā)生的生物學(xué)改變,闡明共培養(yǎng)條件下rADSCs發(fā)生相應(yīng)改變的可能機(jī)制。在生物形態(tài)發(fā)生上,Durdu S[16]等認(rèn)為很多細(xì)胞,如上皮細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞,都具有自發(fā)形成多細(xì)胞中央腔的特性,在這個(gè)中央腔形成的微環(huán)境中,細(xì)胞間的信號(hào)交流變得更加高效,中央腔周圍的細(xì)胞聯(lián)系得更加緊密,這在對(duì)多細(xì)胞生物組織器官的發(fā)生和形成過程中具有重要作用。生物形態(tài)發(fā)生機(jī)制的逐漸闡明為組織工程的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。在逐步認(rèn)識(shí)細(xì)胞間相互作用促進(jìn)組織器官形態(tài)發(fā)生的基礎(chǔ)上,以去細(xì)胞化肝臟支架為平臺(tái),模擬器官發(fā)生形成過程,利用干細(xì)胞、非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞、細(xì)胞因子等,以細(xì)胞因子包埋或非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞填充構(gòu)建合適的局部微環(huán)境,對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行程序化灌注,多向誘導(dǎo)分化共培養(yǎng),最終獲得功能性,血管內(nèi)皮化,可移植利用的組織工程肝臟將成為一種新的、值得嘗試的肝臟組織器官重建策略。
在血管化、可移植組織工程肝臟的構(gòu)建上,Basak團(tuán)隊(duì)取得了巨大的突破,Nunes等對(duì)簡(jiǎn)單獲取血管化肝臟類似物的研究同樣令人鼓舞,但是現(xiàn)在所能得到的實(shí)驗(yàn)性組織工程肝臟及其類似物遠(yuǎn)未能進(jìn)行臨床試用。去細(xì)胞化支架的內(nèi)皮化、多細(xì)胞共培養(yǎng)、干細(xì)胞的定向多向誘導(dǎo)分化以及之后對(duì)組織工程肝臟的神經(jīng)支配系統(tǒng)的研究仍然需經(jīng)歷長(zhǎng)期的探索。
綜上所述,通過細(xì)胞間接共培養(yǎng),在VEGF的介導(dǎo)下,HSCs可以促進(jìn)rADSCs向ECs分化,增強(qiáng)分化后ECs的內(nèi)皮細(xì)胞功能。通過對(duì)多種細(xì)胞,特別是非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞和干細(xì)胞,共培養(yǎng)體系深入的研究,可以為功能性血管化組織器官及其生物模擬物的設(shè)計(jì)和創(chuàng)造提供更加可靠的理論指導(dǎo)和更加廣闊的研究策略。
[1] Badylak SF, Taylor D, Uygun K. Whole-organ tissue engineering:decellularization and recellularization of three-dimensional matrix scaffolds [J]. Annu Rev Biomed Eng, 2011, 15(13): 27-53.
[2] Seong JM, Kim BC, Park JH, et al. Stem cells in bone tissue engineering [J]. Biomed Mater, 2010, 5(6): 062001.
[3] Sterodimas A, de Faria J, Nicaretta B, et al. Tissue engineering with adipose-derived stem cells (ADSCs): current and future applications [J]. J Plast Reconstr Aesthet Surg, 2010, 63(11):1886-1892.
[4] Sadat S, Gehmert S, Song YH, et al. The cardioprotective effect of mesenchymal stem cells is mediated by IGF-I and VEGF [J].Biochem Biophys Res Commun, 2007, 363(3): 674-679.
[5] Colazzo F, Alrashed F, Saratchandra P, et al. Shear stress and VEGF enhance endothelial differentiation of human adiposederived stem cells [J]. Growth factors, 2014, 32(5): 139-149.
[6] White MP, Rufaihah AJ, Liu L, et al. Limited gene expression variation in human embryonic stem cell and induced pluripotent stem cell-derived endothelial cells [J]. Stem cells, 2013, 31(1): 92-103.
[7] Uygun BE, Soto-Gutierrez A, Yagi H, et al. Organ reengineering through development of a transplantable recellularized liver graft using decellularized liver matrix [J]. Nat Med, 2010, 16(7): 814-820.
[8] Aust L, Devlin B, Foster SJ, et al. Yield of human adiposederived adult stem cells from liposuction aspirates [J]. Cytotherapy, 2004, 6(1): 7-14.
[9] Zhao Y, Waldman SD, Flynn LE. Multilineage co-culture of adipose-derived stem cells for tissue engineering [J]. J Tissue Eng Regen Med, 2012,8.
[10]Nae S, Bordeianu I, St?ncioiu AT, et al. Human adipose-derived stem cells: definition, isolation, tissue-engineering applications[J]. Rom J Morphol Embryol, 2013, 54(4): 919-924.
[11]Nunes SS, Maijub JG, Krishnan L, et al. Generation of a functional liver tissue mimic using adipose stromal vascular fraction cell-derived vasculatures [J]. Sci Rep, 2013, 3, 2141.
[12]Traktuev DO, Merfeld-Clauss S, Li J, et al. A population of multipotent CD34-positive adipose stromal cells share pericyte and mesenchymal surface markers, reside in a periendothelial location, and stabilize endothelial networks [J]. Circ Res, 2008, 102(1): 77-85.
[13]Abu-Absi SF, Hansen LK, Hu WS. Three-dimensional co-culture of hepatocytes and stellate cells [J]. Cytotechnology, 2004,45(3): 125-140.
[14]Kasuya J, Sudo R, Masuda G, et al. Reconstruction of hepatic stellate cell-incorporated liver capillary structures in small hepatocyte tri-culture using microporous membranes [J]. J Tissue Eng Regen Med, 2012, 22.
[15]Kasuya J, Sudo R, Mitaka T, et al. Hepatic stellate cell-mediated three-dimensional hepatocyte and endothelial cell triculture model [J]. Tissue Eng Part A, 2011, 17(3-4): 361-370.
[16] Durdu S, Iskar M, Revenu C, et al. Luminal signalling links cell communication to tissue architecture during organogenesis [J].Nature, 2014, 515(7525): 120-124.