CN115851577A - 一种基于单细胞的骨肉瘤类器官模型的构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单细胞的骨肉瘤类器官模型的构建方法,将经处理后的肿瘤细胞进行平面培养或3D培养,其中,平面培养的方法为:用类器官完全培养基重悬细胞后,接种到细胞培养容器中,培养期间每2‑4天更换一次培养基,一般每7天传代1次,传代时加入胰酶处理。3D培养的方法为:1)、PBS重悬细胞后进行计数,将计数好的细胞与基质胶共混后加入到细胞培养容器中,然后在细胞培养箱中放置10‑30分钟,加入类器官完全培养基,培养期间每5‑7天更换一次培养基,每35‑50天传代1次。本发明能够成功培养骨肿瘤类器官,为肿瘤的发生和发展机制研究、药物筛选及个性化给药策略提供了方便快捷的实验模型和快捷方法。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药技术领域,具体涉及一种基于单细胞的骨肉瘤类器官模型构建方法及其培养基。
背景技术
骨肿瘤作为发生于骨骼系统的良性及恶性肿瘤引起了广泛关注。
相对于其他恶性肿瘤,骨肉瘤的发病率低,约为每100万人中有2-3人,但却已成为导致青少年死亡的前五位肿瘤之一。骨肉瘤目前主要采用“新辅助化疗-肿瘤广泛切除术-术后辅助化疗”的治疗模式,虽然随着规范化疗的推广、手术技术的提高,骨肉瘤患者的生存率得到了显著的改善,5年生存率提高到了60-70%,但是仍有30-40%的患者发生转移并对化疗药物耐药最终死亡,患者的5年生存率平台期近30年未有提升。
由于临床试验和监管要求的日益复杂,新的抗癌药物的成本在过去几年里飙升。考虑到肿瘤学的所有适应症,进入临床开发阶段的药物中,只有1/15能获得美国食品和药物管理局(FDA)的批准。临床前癌症模型对患者的可转译性等因素导致了从实验到临床的低成功率。肿瘤类器官作为一种新的肿瘤临床前模型系统,允许个体患者的肿瘤体外繁殖,较好地再现原发肿瘤的体内特征及异质性,而且所需形成时间短、传代稳定,弥补了传统肿瘤模型的缺陷,为肿瘤的发生和发展机制研究、药物筛选及个性化给药策略提供了方便快捷的方法。
但是,骨肉瘤类器官培养方法及其培养基仍旧缺乏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为:提供了一种基于单细胞的骨肉瘤类器官模型构建方法及其培养基。
本发明的技术方案为:一种基于单细胞的骨肉瘤类器官模型的构建方法,包括如下步骤:
(1)新鲜肿瘤组织用预冷的无菌PBS清洗,然后用预冷的含Normocin的AdvancedDMEM/F-12培养基清洗;
(2)将组织剪碎后,加入1.5-4倍组织体积的组织消化液将剪碎组织重悬,在37℃、55-90rpm条件下消化20-50分钟;
(3)消化后,加入含血清的PBS溶液,1200-1400rpm离心,收集离心产物;
(4)加入1.5-4倍离心产物体积的DNase-I重悬并在37℃孵育3-5分钟,加入含血清的PBS溶液,1200-1400rpm离心,收集离心产物;
(5)加入1.5-4倍离心产物体积红细胞裂解液重悬并在冰上孵育1-3分钟,随后将悬液过100μm细胞筛,得到细胞悬液,将细胞悬液离心弃去上清;
(6)进行平面培养或3D培养,其中,
平面培养的方法为:
a、用类器官完全培养基重悬细胞后,接种到细胞培养容器中,培养期间每2-4天更换一次培养基,一般每4-7天传代1次,传代时加入胰酶处理。
3D培养的方法为:
1)、PBS重悬细胞后进行计数,将计数好的细胞与基质胶共混后加入到细胞培养容器中,然后在细胞培养箱(37℃,5%-7% CO2)中放置10-30分钟,加入类器官完全培养基,培养期间每5-7天更换一次培养基,每35-50天传代1次,传代时加入TrypLE Express处理;
所述的类器官完全培养基由Advanced DMEM/F-12培养基为溶剂配成,添加成分如下:
进一步地,所述的组织消化液由DMEM/F-12为溶剂配成,每10mL组织消化液含如下成分:
进一步地,所述的基质胶使用预冷的PBS稀释,其中基质胶母液体积∶PBS体积为1∶0~1∶3。
进一步地,在步骤(6)3D培养中,细胞密度为1000-100000个/点,接种体积为50μL/点,每容器接种个数为1-6个。
本发明还公开了一种类器官完全培养基,它以Advanced DMEM/F-12培养基基础,添加如下成分构成:
(1)平面培养优势:可以健康扩增,适合高通量,操作简便,成本低;局限性:缺乏机基质成分,肿瘤细胞组装成类器官后易从孔板脱落,类器官尺寸有限。
(2)3D培养优势:可以健康扩增,适合高通量;提供基质成分;保持组织地自然微环境和细胞空间结构。
(3)培养基优势:将已报道的Wnt 3a-conditioned medium更换成用rh-Wnt-3a蛋白配置,无需另行培养工程化的细胞株收集含Wnt 3a的上清液制备Wnt 3a-conditionedmedium,使得类器官培养基制备条件稳定,Wnt 3a成分及含量可控。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明能够成功培养骨肿瘤类器官,为肿瘤的发生和发展机制研究、药物筛选及个性化给药策略提供了方便快捷的实验模型和快捷方法。
附图说明
图1为本发明的骨肉瘤单细胞样本图。
图2为本发明的类器官完全培养基与含丙酮酸钠高糖培养基在骨肉瘤类器官平面培养下的效果图。
图3为本发明3D培养的骨肉瘤类器官样本图。
图4为本发明平面培养和3D培养得到的骨肉瘤类器官的H&E染色的组织形态学分析以及骨肿瘤ki67、sox9、vimentin、TP53的免疫组织学分析图。
具体实施方式
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为从商业渠道购买得到的。
Advanced DMEM/F-12培养基:购自Gibco,货号12634010,与经典DMEM/F-12相比,血清添加量可减少50–90%,而细胞生长速率或形态无变化,更适于配置无血清的类器官培养基。
Y-27632:购自Sigma,货号Y0503
Glutamax:购自Gibco,货号35050061
B-27不含维生A:购自Gibco,货号12587010
rh-Wnt-3a蛋白:购自R&D,货号5036-WN-010
A83-01:购置Tocris,货号2939
实施例1
本发明选取了3例临床样本进行基于单细胞的骨肿瘤类器官培养,包括如下步骤:
(1)取下的新鲜肿瘤组织用预冷的无菌PBS清洗2遍,用预冷的Advanced DMEM/F-12培养基(含100μg/mLNormocin)清洗3遍;
(2)将组织剪碎成不大于1mm3的小块后,加入2倍组织体积的组织消化液将剪碎组织重悬,在37℃、55rpm条件下,P0 1、P0 2、P0 3分别消化20、35、50分钟;所述的组织消化液由DMEM/F-12为溶剂配成,每10mL消化液含各成分如下:
(3)消化后,加入2倍体积含5%血清的PBS溶液,1400rpm离心5分钟收集离心产物;
(4)加入2倍离心产物体积0.1mg/mL的DNase-I重悬并在37℃孵育5分钟,加入2倍体积含5%血清的PBS溶液,1400rpm离心4分钟收集离心产物;
(5)加入2倍离心产物体积红细胞裂解液重悬并在冰上孵育3分钟,随后将悬液过100μm细胞筛,得到细胞悬液;
(6)将细胞悬液离心弃去上清,用类器官完全培养基重悬细胞后,接种到6孔板中;所述的类器官完全培养基由Advanced DMEM/F-12培养基配成,添加成分如下:
(7)培养期间每3天更换一次培养基,培养基体积2mL;
(8)一般每7天传代1次,1:3传代,传代时每孔加入1mL胰酶处理5分钟,加ADMEM/F12培养基5mL,1400rpm离心4分钟。
本实施例的骨肉瘤单细胞培养结果如图1所示。
实施例2
如图2所示,本发明选取了1例临床样本的获取单细胞,在3次传代扩增后,用第3代细胞进行骨肿瘤类器官平面培养,并尝试了不同培养基。具体包括如下步骤:
(1)取下的新鲜肿瘤组织用预冷的无菌PBS清洗3遍,用预冷的Advanced DMEM/F-12培养基(含100μg/mLNormocin)清洗3遍;
(2)将组织剪碎成不大于1mm3的小块后,加入3倍组织体积的组织消化液(配方同实施例1)将剪碎组织重悬,在37℃、55rpm条件下消化40分钟;
(3)消化后,加入1倍体积含5%血清的PBS溶液,1400rpm离心5分钟收集离心产物;
(4)加入2倍离心产物体积0.1mg/mL的DNase-I重悬并在37℃孵育3分钟,加入1倍体积含5%血清的PBS溶液,1400rpm离心5分钟收集离心产物;
(5)加入1.5倍离心产物体积红细胞裂解液重悬并在冰上孵育1分钟,随后将悬液过100μm细胞筛,得到细胞悬液;
(6)将细胞悬液离心弃去上清,类器官完全培养基(配方同实施例1)重悬细胞后,接种到6孔板中;
(7)培养期间每3天更换一次培养基;
(8)每7天传代1次,传代时每孔加入1mL胰酶处理。
(9)取收集的第3代细胞,类器官完全培养基(配方同实施例1)或含丙酮酸钠高糖培养基重悬细胞后,以200万细胞/孔接种到6孔板中。所述的含丙酮酸钠高糖培养基配置方式如下:
(10)培养期间每3天更换一次培养基;
(11)一般每7天传代1次,1:3或1:4传代,传代时每孔加入1mL胰酶处理,加ADMEM/F12培养基5mL或高糖DMEM培养基,1400rpm离心5分钟。
如图2所示,本发明的类器官完全培养基培养的骨肿瘤类器官明显生长状态良好且组装明显,经过一定时间可以培养出实心圆球状或不规则形状的类器官;而含丙酮酸钠高糖培养基培养的类器官细胞几乎观察不到类器官组装。
实施例3
如图3所示,本发明选取了1例临床样本的获取单细胞,在3次传代扩增后,用第3代细胞进行骨肿瘤类器官3D培养,具体包括如下步骤:
(1)取下的新鲜肿瘤组织用预冷的无菌PBS清洗2遍,用预冷的Advanced DMEM/F-12培养基(含100μg/mL Normocin)清洗2遍;
(2)将组织剪碎成不大于1mm3的小块后,加入2倍组织体积的组织消化液(配方同实施例1)将剪碎组织重悬,在37℃、55rpm条件下消化40分钟;
(3)消化后,加入1.5倍体积含5%血清的PBS溶液,1400rpm离心5分钟收集离心产物;
(4)加入2倍离心产物体积0.1mg/mL的DNase-I重悬并在37℃孵育3分钟,加入2倍体积含5%血清的PBS溶液,1400rpm离心5分钟收集离心产物;
(5)加入2倍离心产物体积红细胞裂解液重悬并在冰上孵育3分钟,随后将悬液过100μm细胞筛,得到细胞悬液;
(6)培养期间每3天更换一次培养基;
(8)一般每7天传代1次,传代时每孔加入1mL胰酶处理。
(9)取收集的第3代细胞,将细胞悬液离心弃去上清,PBS重悬细胞后进行计数,将计数好的细胞与PBS稀释的基质胶共混(基质胶体积:PBS体积=1:1),然后以4万/50μL/点接种到24孔板中,细胞培养箱中放置30分钟,加入类器官完全培养基1mL;所用的类器官完全培养基由Advanced DMEM/F-12培养基配成,添加成分如下:
(10)培养期间每7天更换一次培养基;
(11)每46天传代1次,1:3或1:4传代,传代时每孔加入0.5mL TrypLE Express处理,加Advanced DMEM/F-12培养基2mL,1400rpm离心5分钟。
如图3所示,在类器官培养基培养条件下,骨肿瘤类器官模型3D构建方法中,经过一定时间培养,可培养出纤维状的类器官;随着培养继续,肿瘤细胞进一步增殖组装,可以培养出实心圆球状或不规则形状的类器官,且在实心结构边缘可看到明显的新生肿瘤细胞。
图4为本发明培养出来的类器官的H&E染色的组织形态学分析图,以及骨肿瘤ki67、sox9、vimentin、TP53的免疫组织学分析,证明了体外培养的类器官与患者体内肿瘤组织在组织学形态和蛋白表达上高度一致。
Claims (5)
1.一种基于单细胞的骨肉瘤类器官模型的构建方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)新鲜肿瘤组织用预冷的无菌PBS清洗,然后用预冷的含Normocin的Advanced DMEM/F-12培养基清洗;
(2)将组织剪碎后,加入1.5-4倍组织体积的组织消化液将剪碎组织重悬,在37℃、55-90rpm条件下消化20-50分钟;
(3)消化后,加入含血清的PBS溶液,1200-1400rpm离心,收集离心产物;
(4)加入1.5-4倍离心产物体积的DNase-I重悬并在37℃孵育3-5分钟,加入含血清的PBS溶液,1200-1400rpm离心,收集离心产物;
(5)加入1.5-4倍离心产物体积红细胞裂解液重悬并在冰上孵育1-3分钟,随后将悬液过100μm细胞筛,得到细胞悬液,将细胞悬液离心弃去上清;
(6)进行平面培养或3D培养,其中,
平面培养的方法为:
a、用类器官完全培养基重悬细胞后,接种到细胞培养容器中,培养期间每2-4天更换一次培养基,每4-7天传代1次,传代时加入胰酶处理;
3D培养的方法为:
1)、PBS重悬细胞后进行计数,将计数好的细胞与基质胶共混后加入到细胞培养容器中,然后在细胞培养箱37℃,CO2浓度5%-7%条件下放置10-30分钟,加入类器官完全培养基,培养期间每5-7天更换一次培养基,每35-50天传代1次,传代时加入TrypLE Express酶处理;
所述类器官完全培养基由Advanced DMEM/F-12培养基为溶剂配成,添加成分如下:
3.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,所述的基质胶使用预冷的PBS稀释,其中基质胶母液体积∶PBS体积为1∶0~1∶3。
4.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于,在步骤(6)3D培养中,细胞密度为1000-100000个/点,接种体积为50μL/点,每容器接种个数为1-6个。
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