肾脏健康和肿瘤上皮细胞的微流控共培养以模拟肾癌进展

我们的研究使用肾癌芯片模型来研究健康肾细胞和癌细胞之间的相互作用。该系统帮助我们复制 viva 条件，使我们能够研究肿瘤驱动的基因表达、炎症和代谢变化。它还为肾癌进展及其对周围健康组织的影响提供了非常清晰的见解。

先进的肾癌芯片系统利用了许多方法，如微流体、3D 生物打印、高分辨率成像、实时生物传感器、RNA 测序和 CRISPR 筛选。这些技术使我们能够真正精确地模拟体内肾脏状况，从而使我们能够研究细胞反应和基因表达变化。在微流体实验中实现可重复性，这是非常具有挑战性的。

精确的液体处理等技术问题会导致结果的差异。此外，复杂的方案、流速和环境条件的波动进一步影响了一致的结果。我们即将进行的研究将侧重于识别与肾癌进展相关的 micro RNA 特征，并评估它们作为疾病生物标志物的潜力。

首先，使用计算机辅助设计软件设计由四个平行隔室组成的所需腔室。腔室必须包含两个细胞隔室、一个基质隔室和一个连接管。对于 3D 打印腔室，使用加热喷嘴熔化生物塑料细丝，特别是聚丙烯，然后逐层沉积。

打印后，将 1， 000 微升 I 型胶原蛋白与京尼平和氢氧化钠溶液混合，同时将混合物保持在冰上。小心地将琼脂和胶原蛋白溶液添加到 3D 打印腔室的相应基质隔室中。将腔室置于 37 摄氏度的二氧化碳培养箱中 60-90 分钟，让基质聚合。

然后在基质顶部加入 150 μL 培养基并孵育过夜。对于 caki-1 细胞包埋，加入 25 μL 细胞悬液，然后将 75 μL I 型胶原蛋白加入 1.5 mL微量离心管中。彻底涡旋混合物。

现在，小心地向试管中加入 100 微升熔融的 2% 琼脂糖凝胶，并继续涡旋，直到凝胶变得均匀。将腔室放入培养箱中，并保持在 37 摄氏度和 5% 二氧化碳的条件下。1 小时后，在基质顶部添加 150 μL 细胞培养基以防止干燥。

第二天，使用刮刀从腔室中取出基质。将含有细胞的 3D 基质放入含有 1， 000 微升培养基的 24 孔板中，并在 37 摄氏度下与 5% 二氧化碳孵育 24 小时。对于注射 RPTEC/TERT1 细胞，将 10 μL 细胞悬液加载到带有 10 μL 吸头的微量移液器中。

通过腔室内的细胞隔室小心地将细胞悬液注入先前制备的固化胶原蛋白基质中。将腔室置于 37 摄氏度的 5% 二氧化碳培养箱中。60 分钟后，在基质顶部加入 150 μL 细胞培养基以防止干燥，并将细胞孵育 24 小时。

接下来，使用刮刀从腔室中取出基质，并将其放入含有 1， 000 微升培养基的 24 孔板中，并在 37 摄氏度下与 5% 二氧化碳一起孵育。现在将凝胶添加到芯片中。使用管道将带有 3D 细胞基质的芯片连接到灌注系统。

设置系统参数，将芯片放入培养箱中。灌注完成后，从灌注系统中取出凝胶并用 PBS 冲洗。免疫荧光染色证实肾小管的典型形态为连续的，紧密的单层位于凝胶中央。

肾细胞癌球状体呈圆形且大小均匀。细胞活力在未处理的培养期间保持一致，如第 1 天至第 5 天之间稳定的 LDH 泄漏所示。在免疫细胞存在下 caspase 活性增加表明细胞凋亡增强。

在肾细胞癌球体的影响下，肾小管表现出与免疫系统调节相关的基因的富集表达。在与肾细胞癌球状体共培养的肾小管中 TNF-α 分泌升高。