一种血管化肌肉模型及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及肌肉芯片技术领域，尤其是涉及一种血管化肌肉模型及其制备与应用。本发明专利技术首先将成肌细胞、内皮细胞、细胞培养液和细胞外基质的替代物混匀得到混悬液；然后将混悬液置于预处理的肌肉芯片中诱导分化得到血管化肌肉模型。本发明专利技术实现将肌肉和血管在芯片中共培养，更加仿生肌肉微环境，使得形成的组织无论从形态结构到关键生理功能均与体内更相似，可以更有效的应用于肌肉损伤相关疾病的基础研究和临床药物筛选中，使所获得的研究结果更准确可靠。本发明专利技术制备得到的血管化肌肉模型可以广泛应用于肌肉相关疾病的基础研究和药物评价体系。价体系。价体系。

【技术实现步骤摘要】
一种血管化肌肉模型及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及肌肉芯片
，尤其是涉及一种血管化肌肉模型及其制备与应用。

技术介绍

[0002]骨骼肌是人体最丰富的肌肉类型，约占人体体重的40％，其主要功能是产生收缩力，使得人们可以自由呼吸和运动等等。因此，骨骼肌对人类健康至关重要。在病理条件下，许多疾病都伴随着肌肉功能障碍，如杜氏肌肉萎缩症、幼年肌皮炎、重症肌无力、肌营养不良和阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征等等。探索发病机制、评估药物疗效是治疗肌肉损伤相关疾病的关键。然而目前，传统上临床上新药的发现、开发和毒性分析多基于2D细胞培养和小动物模型来进行临床前试验的，但只有11.8％进入临床试验的药物获得批准，导致新批准药物的平均成本为25亿美元。这种低疗效的部分原因是动物疾病模型不能真正复制人类疾病，以及动物和人之间药物反应和毒性的差异。这就需要我们研发更有效的人仿生肌肉模型，从而加速这一领域的快速发展。
[0003]人器官芯片堪称将医药、微流控、组织工程和细胞重编程/转分化四大高新领域的重要集成，无论在推进疾病体外模型的发展，药物筛选和评价领域具有重要的应用价值。器官芯片的核心是体外构建器官的核心组织结构，实现器官的关键生理功能。骨骼肌的核心成分是肌纤维(肌细胞)，并有多根毛细血管与肌纤维相伴行，所以说肌肉是高度血管化的组织。生理上，血管不仅仅为肌肉组织提供氧气，支持肌肉收缩，它还可与邻近细胞相互作用来调节骨骼肌微环境稳态。如内皮细胞(Endothelial cells,ECs)可与周围细胞相互作用，通过分泌一系列生长因子，如胰岛素样生长因子1、肝细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子和血管内皮生长因子等来促进肌生成和血管新生。然而，目前研究人员在肌肉芯片的搭建过程中，更多关注了肌纤维本身，往往忽略了血管对维持肌肉收缩、调节肌肉微环境稳态所发挥的重要作用。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种血管化肌肉模型及其制备与应用。本专利技术首先将成肌细胞、内皮细胞、细胞培养液和细胞外基质的替代物混匀得到混悬液；然后将混悬液置于预处理的肌肉芯片中诱导分化得到血管化肌肉模型。本专利技术实现将肌肉和血管在芯片中共培养，更加仿生肌肉微环境，使得形成的组织无论从形态结构到关键生理功能均与体内更相似，可以更有效的应用于肌肉损伤相关疾病的基础研究和临床药物筛选中，使所获得的研究结果更准确可靠。本专利技术制备得到的血管化肌肉模型可以广泛应用于肌肉相关疾病的基础研究和药物评价体系。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种血管化肌肉模型的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将成肌细胞、内皮细胞、细胞培养液和细胞外基质的替代物混匀得到混悬液；
[0008](2)将步骤(1)制备得到的混悬液置于预处理的肌肉芯片中诱导分化得到血管化肌肉模型。
[0009]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(1)中，所述细胞培养液为体积分数为10％FBS和1％ECGS的培养基。
[0010]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(1)中，所述细胞外基质的替代物包括Matrigel胶、fibrinogen、凝血酶和抑肽酶。
[0011]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(1)中，成肌细胞、内皮细胞、细胞培养液、Matrigel胶、fibrinogen、凝血酶和抑肽酶的用量比为7.5
×
105个：16
‑
18μL：10μL：10μg：0.05U：0.08μg；
[0012]在本专利技术的一个实施方式中，成肌细胞与内皮细胞的个数比为3
‑
6：1。
[0013]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(2)中，所述预处理为将肌肉芯片浸入0.2％
‑
2％F
‑
127中以防止细胞粘附，静置后吸干。
[0014]在本专利技术的一个实施方式中，所述F
‑
127的体积分数为0.2％
‑
2％。
[0015]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(2)中，诱导分化过程中，诱导分化时间为7
‑
14天。
[0016]本专利技术的第二个目的是提供一种通过上述方法制备得到的血管化肌肉模型。
[0017]本专利技术的第三个目的是提供一种血管化肌肉模型在肌肉相关疾病的基础研究和药物评价体系中的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术提供了一种操作简单、重复性好的人血管化肌肉芯片制备方法，其优点是芯片制作方法简单、无需复杂的仪器设备和技术集成，便于在一般研究平台进行推广；芯片可以通过开模注塑加工生成，加工成本低；芯片可拆卸清洗消毒，再重复使用，大幅增加了器官芯片的可重复使用次数。此外，本专利技术实现将肌肉和血管在芯片中共培养，更加仿生肌肉微环境，使得形成的组织无论从形态结构到关键生理功能均与体内更相似，可以更有效的应用于肌肉损伤相关疾病的基础研究和临床药物筛选中，使所获得的研究结果更准确可靠。
附图说明
[0020]图1为本专利技术中制备血管化肌肉芯片所需阴模实物图；
[0021]图2为本专利技术中制备血管化肌肉芯片所需硅胶框架实物图；
[0022]图3为本专利技术中将硅胶框架置于阴模有哑铃状凹槽的一侧，并用无菌针头固定实物图；
[0023]图4为本专利技术中形成的血管化3D肌束实物图；
[0024]图5为本专利技术的血管化肌肉芯片形成的肌肉组织在横截面和纵截面的免疫荧光染色图；其中粗箭头表示肌肉，细箭头表示血管；
[0025]图6为本专利技术中成肌细胞、内皮细胞在芯片中诱导分化第7天时形成的肌肉的MHC免疫荧光染色图片；
[0026]图7为本专利技术形成的血管化肌肉组织在诱导分化第7天后形成的肌纤维直径和分析指数的量化分析图，并与单纯肌肉组织作对比；其中**P<0.01；***P<0.001；
[0027]图8为本专利技术中对诱导分化第7天后形成的血管化肌肉进行SAA免疫荧光染色，以此来观察肌肉中形成的横纹情况；
[0028]图9为本专利技术中形成的血管化肌肉组织中的横纹频率的量化分析图，并与单纯肌肉芯片作对比；其中**P<0.01；
[0029]图10为检测诱导分化第7天后形成的血管化肌肉的收缩位移量化分析图；并与单纯肌肉芯片作对比；其中**P<0.01；
[0030]图11为检测在慢性间歇性低氧条件下血管化肌肉芯片中肌肉损伤情况；
[0031]图12为在慢性间歇性低氧条件下血管化肌肉芯片中肌纤维直径和长度的量化分析图，并与单纯肌肉组织作对比；其中*P<0.05；**P<0.01；
[0032]图13为构建血管肌肉芯片劳损模型。
具体实施方式
[0033]本专利技术提供一种血管化肌肉模型的制备方法，包括以下步骤：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种血管化肌肉模型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将成肌细胞、内皮细胞、细胞培养液和细胞外基质的替代物混匀得到混悬液；(2)将步骤(1)制备得到的混悬液置于预处理的肌肉芯片中诱导分化得到血管化肌肉模型。2.根据权利要求1所述的一种血管化肌肉模型的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述细胞培养液为体积分数为10％FBS和1％ECGS的培养基。3.根据权利要求1所述的一种血管化肌肉模型的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述细胞外基质的替代物包括Matrigel胶、fibrinogen、凝血酶和抑肽酶。4.根据权利要求3所述的一种血管化肌肉模型的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，成肌细胞、内皮细胞、细胞培养液、Matrigel胶、fibrinogen、凝血酶和抑肽酶的用量比为7.5
×
105个：16
‑
18μL：10μL：10μg：0.05U：0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘月华，李娇，刘婷姣，
申请(专利权)人：上海市口腔医院上海市口腔健康中心，
类型：发明
国别省市：