Enkel etablering av en vaskulariserad osteogen benmärgsnisch med användning av prefabricerade poly (etylenglykol) (PEG) hydrogeler i en bildmikroplatta

Benet och benmärgen är mycket vaskulariserade och strukturellt komplexa organ och är platser för cancer- och metastasbildning. In vitro-modeller som rekapitulerar ben- och benmärgsspecifika funktioner, inklusive vaskularisering, som är kompatibla med läkemedelsscreening är mycket önskvärda. Sådana modeller kan överbrygga klyftan mellan förenklade, strukturellt irrelevanta tvådimensionella (2D) in vitro-modeller och de dyrare, etiskt utmanande in vivo-modellerna . Denna artikel beskriver en kontrollerbar tredimensionell (3D) samodlingsanalys baserad på konstruerade poly (etylenglykol) (PEG) matriser för generering av vaskulariserade, osteogena benmärgsnischer. PEG-matrisdesignen möjliggör utveckling av 3D-cellkulturer genom ett enkelt cellsåddsteg som inte kräver någon inkapsling, vilket möjliggör utveckling av komplexa samodlingssystem. Dessutom är matriserna transparenta och prefabricerade på 96-brunnsplattor med glasbotten, vilket gör systemet lämpligt för mikroskopi. För den analys som beskrivs här odlas humana benmärgshärledda mesenkymala stromaceller (hBM-MSC) först tills ett tillräckligt utvecklat 3D-cellnätverk bildas. Därefter tillsätts GFP-uttryckande humana navelvenendotelceller (HUVEC). Kulturutvecklingen följs av ljusfälts- och fluorescensmikroskopi. Närvaron av hBM-MSC-nätverket stöder bildandet av vaskulära strukturer som annars inte skulle bildas och som förblir stabila i minst 7 dagar. Omfattningen av vaskulärliknande nätverksbildning kan lätt kvantifieras. Denna modell kan ställas in mot en osteogen benmärgsnisch genom att komplettera odlingsmediet med benmorfogenetiskt protein 2 (BMP-2), vilket främjar den osteogena differentieringen av hBM-MSC, bedömd genom ökad alkalisk fosfatas (ALP) aktivitet vid dag 4 och dag 7 av samkulturen. Denna cellulära modell kan användas som en plattform för att odla olika cancerceller och studera hur de interagerar med ben- och benmärgsspecifika vaskulära nischer. Dessutom är det lämpligt för automatisering och analyser med högt innehåll, vilket innebär att det skulle möjliggöra screening av cancerläkemedel under mycket reproducerbara odlingsförhållanden.