본 연구에서는 신장암 온칩(kidney cancer on chip) 모델을 사용하여 건강한 신장 세포와 암 신장 세포 간의 상호 작용을 조사합니다. 이 시스템은 유전자 발현, 염증 및 신진대사에서 종양에 의한 변화를 연구할 수 있는 생체 내 상태를 복제하는 데 도움이 됩니다. 또한 신장암 진행과 주변 건강 조직에 미치는 영향에 대한 매우 명확한 통찰력을 제공합니다.
첨단 신장암 온칩 시스템은 미세유체역학, 3D 바이오프린팅, 고해상도 이미징, 실시간 바이오센서, RNA 염기서열분석 및 CRISPR 스크리닝과 같은 다양한 접근 방식을 활용합니다. 이러한 기술을 통해 생체 내 신장 상태에 대한 매우 정밀한 시뮬레이션을 만들 수 있으며, 이를 통해 세포 반응과 유전자 발현 변화를 연구할 수 있습니다. 미세유체 실험에서 재현성을 달성하는 것은 매우 어려운 일입니다.
정밀한 액체 취급과 같은 기술적 문제로 인해 결과가 달라질 수 있습니다. 또한 복잡한 프로토콜, 유속 및 환경 조건의 변동은 일관된 결과에 더 큰 영향을 미칩니다. 향후 연구는 신장암 진행과 관련된 마이크로 RNA 시그니처를 확인하고 질병 바이오마커로서의 잠재력을 평가하는 데 중점을 둘 것입니다.
먼저 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어를 사용하여 4개의 병렬 구획으로 구성된 필요한 챔버를 설계합니다. 챔버에는 2개의 셀 구획, 1개의 매트릭스 구획 및 연결 튜브가 있어야 합니다. 챔버를 3D 프린팅하려면 가열 노즐을 사용하여 바이오 플라스틱 필라멘트, 특히 폴리프로필렌을 녹이고 층별로 증착합니다.
인쇄 후에, 혼합물을 얼음에 유지하고 있는 동안 genipin와 수산화나트륨 해결책도 교원질 유형 I의 1, 000 마이크로리터를 섞으십시오. 한천과 콜라겐 용액을 3D 프린팅 챔버의 각 매트릭스 구획에 조심스럽게 추가합니다. 챔버를 섭씨 37도의 이산화탄소 인큐베이터에 60-90분 동안 놓고 매트릭스가 중합되도록 합니다.
그런 다음 매트릭스 위에 150마이크로리터의 배양 배지를 추가하고 밤새 배양합니다. caki-1 세포 포매의 경우, 25마이크로리터의 세포 현탁액을 추가한 다음 75마이크로리터의 콜라겐 유형 I을 1.5ml 마이크로 원심분리기 튜브에 추가합니다. 혼합물을 철저히 소용돌이치십시오.
이제 100마이크로리터의 용융된 2% 아가로스 젤을 튜브에 조심스럽게 추가하고 겔이 균질해질 때까지 계속 와류를 계속합니다. 챔버를 인큐베이터에 놓고 이산화탄소 5%로 섭씨 37도의 조건을 유지합니다. 1시간 후 매트릭스 위에 150마이크로리터의 세포 배지를 추가하여 건조를 방지합니다.
다음 날에는 주걱을 사용하여 챔버에서 매트릭스를 제거합니다. 세포를 가진 3D 모체를 1, 배양 매체의 000 마이크로리터를 포함하는 24 well 판으로 두고 24 시간 동안 5%carbon 를 가진 37 섭씨 온도에 배양하십시오. RPTEC/TERT1 세포를 주입하려면 10마이크로리터의 셀 현탁액을 10마이크로리터 팁이 있는 마이크로 피펫에 로드합니다.
챔버 내의 세포 구획을 통해 미리 준비된 응고된 콜라겐 매트릭스에 세포 현탁액을 조심스럽게 주입합니다. 챔버를 섭씨 37도 5% 이산화탄소 인큐베이터에 놓습니다. 60분 후, 건조를 방지하기 위해 매트릭스 위에 150마이크로리터의 세포 배지를 추가하고 24시간 동안 세포를 배양합니다.
다음으로, 주걱을 사용하여 챔버에서 매트릭스를 제거하고 1, 000 마이크로 리터의 배양 배지를 포함하는 24 웰 플레이트에 넣고 5 % 이산화탄소로 섭씨 37도에서 배양합니다. 이제 칩에 젤을 추가합니다. 튜브를 사용하여 3D 세포 매트릭스가 있는 칩을 관류 시스템에 연결합니다.
시스템 매개변수를 설정하고 칩을 인큐베이터에 넣습니다. 관류가 완료된 후 관류 시스템에서 젤을 제거하고 PBS로 헹굽니다. 면역형광 염색을 통해 신세뇨관의 전형적인 형태가 겔의 중앙에 위치한 단단한 단층과 연속적인 것으로 확인되었습니다.
신세포암 스페로이드는 둥글고 균질한 크기로 나타났습니다. 세포 생존율은 1일에서 5일 사이에 안정적인 LDH 누출에서 알 수 있듯이 처리 없이 배양 기간 동안 일관되게 유지되었습니다. 면역 세포가 있는 상태에서 카스파아제 활성이 증가하면 세포사멸이 향상되었음을 나타냅니다.
신세포암(renal cell carcinoma spheroid)의 영향으로, 신세뇨관은 면역 체계의 조절과 관련된 유전자의 풍부한 발현을 보였다. TNF-알파 분비는 신세포 암종 스페로이드와 공동 배양에서 신장 세뇨관에서 증가되었습니다.
