基于心肌干细胞3D力学环境的工程化微心肌组织构建研究

摘要

心肌梗塞以及充血性心力衰竭等心脏类疾病一直有很高的死亡率，此类疾病都伴随着大量的心肌细胞死亡以及心脏功能的减退，其他心脏疾病如心率不齐等症状、心脏药物筛选等，都需要一个理想的体外组织模型，来了解细胞移植后心肌功能的改善和心机细胞肥大的减缓，以及细胞移植对干细胞心肌向分化、心肌成纤维细胞增殖分化的影响或者药物的有效性等。心脏修复中应用较广泛的是细胞移植疗法，此方法旨在使用细胞改善心脏功能或者是修复受损的心肌层。多种类型的细胞可以应用于心脏修复，并且都取得一定效果，但是这些方法都有不同的缺点，比如细胞在宿主体内的存活、分化以及与原组织的交联。心肌干细胞（Cardiac Stem Cells,CSCs）具有成体干细胞特性，并且自体移植不会发生免疫排斥反应，因此，心肌干细胞是构建工程化心肌组织的理想细胞来源。利用心肌干细胞、心肌细胞及心肌成纤维细胞作为种子细胞，发展一种体外的心肌组织模型，为完善心肌损伤的细胞移植疗法、认识组织力学环境对种子细胞的增殖分化的影响、药物干预心脏的功能提供了可能的体外模型。Matrigel包含多种ECM蛋白以及生长因子，可以作为构建3D心肌组织工程的理想材料。
　　本文主要探究在力学环境下，体外构建3D工程化心肌组织。将Matrigel与DMEM培养基按照不同比例稀释，将心肌干细胞，心肌细胞以及心肌成纤维细胞按照按一定的比例与Matrigel工作液混匀。使用FlexCell力学加载设备，首先将六孔组织培养版形成凹槽，然后将混合均匀的细胞加到凹槽中，待静置40分钟后，3D组织构建成功，然后静置培养2-3天，再使用FlexCell力学加载设备进行拉力加载，体外构建3D工程化心肌组织。通过合适的力学加载、细胞比例及数量、3D凝胶的稀释比例，构建3D微心肌组织，发展了在体外构建3D心肌组织的方法，为构建心肌组织用于体外研究心肌损伤等疾病的研究，奠定可用的组织模型。
　　本文共分为四章进行介绍，第一章为绪论，综合介绍了心肌梗死以及当前最主要的治疗方案；第二章为种子细胞的分离纯化培养及鉴定工作；第三章使用FlexCell力学加载系统，构建3D工程化微心肌组织，并对微心肌组织进行心肌细胞检测；第四章为全文总结以及工作展望。