Name: Bioprinting von Hydrogel-Tumorschnitten als 3D-Modell für das Mantelzell-Lymphom (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-09-12T13:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Lernen Sie das Bioprinting von Hydrogel-Tumorschnitten für das Mantelzell-Lymphom mit Alginate-Collagen-Bioink. Dieses 3D-Modell verbessert die physiologische Relevanz gegenüber 2D-Kulturen und ermöglicht Studien zur Tumorheterogenität.

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<ol><li>Jain, P., Wang, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mantle+cell+lymphoma+in+2022-a+comprehensive+update+on+molecular+pathogenesis%2C+risk+stratification%2C+clinical+approach%2C+and+current+and+novel+treatments%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Hematol%22%5BJournal%5D)">Mantle cell lymphoma in 2022-a comprehensive update on molecular pathogenesis, risk stratification, clinical approach, and current and novel treatments.</a> Am J Hematol. 97 (5), 638-656 (2022).</li>
<li>Lee, J., Cuddihy, M. J., Kotov, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+cell+culture+matrices%3A+State+of+the+art%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B+Rev%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional cell culture matrices: State of the art.</a> Tissue Eng Part B Rev. 14 (1), 61-86 (2008).</li>
<li>Wen, T., Wang, J., Shi, Y., Qian, H., Liu, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibitors+targeting+Bruton%27s+tyrosine+kinase+in+cancers%3A+Drug+development+advances%5BTitle%5D)+AND+%22Leukemia%22%5BJournal%5D)">Inhibitors targeting Bruton's tyrosine kinase in cancers: Drug development advances.</a> Leukemia. 35 (2), 312-332 (2021).</li>
<li>Lee, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+1%2F2+study+of+zilovertamab+and+ibrutinib+in+mantle+cell+lymphoma+%28mcl%29+or+chronic+lymphocytic+leukemia+%28cll%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Oncol%22%5BJournal%5D)">Phase 1/2 study of zilovertamab and ibrutinib in mantle cell lymphoma (mcl) or chronic lymphocytic leukemia (cll).</a> J Clin Oncol. 40 (16_suppl), 7520(2022).</li>
<li>Roué, G., Sola, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Management+of+drug+resistance+in+mantle+cell+lymphoma%5BTitle%5D)+AND+%22Cancers%22%5BJournal%5D)">Management of drug resistance in mantle cell lymphoma.</a> Cancers. 12 (6), 1565(2020).</li>
<li>Araujo-Ayala, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+patient-derived+3d+model+recapitulates+mantle+cell+lymphoma+lymph+node+signaling%2C+immune+profile%2C+and+in+vivo+ibrutinib+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Leukemia%22%5BJournal%5D)">A novel patient-derived 3d model recapitulates mantle cell lymphoma lymph node signaling, immune profile, and in vivo ibrutinib responses.</a> Leukemia. 37 (6), 1311-1323 (2023).</li>
<li>Bryant, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+intermediate-grade+%28mantle+cell%29+and+low-grade+%28small+lymphocytic+and+marginal+zone%29+human+non-Hodgkin%27s+lymphomas+xenotransplanted+in+severe+combined+immunodeficiency+mouse+models%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Invest%22%5BJournal%5D)">Development of intermediate-grade (mantle cell) and low-grade (small lymphocytic and marginal zone) human non-Hodgkin's lymphomas xenotransplanted in severe combined immunodeficiency mouse models.</a> Lab Invest. 80 (4), 557-573 (2000).</li>
<li>Andersen, T., Auk-Emblem, P., Dornish, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3d+cell+culture+in+alginate+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Microarrays%22%5BJournal%5D)">3d cell culture in alginate hydrogels.</a> Microarrays. 4 (2), 133-161 (2015).</li>
<li>Frantz, C., Stewart, K. M., Weaver, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+extracellular+matrix+at+a+glance%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Sci%22%5BJournal%5D)">The extracellular matrix at a glance.</a> J Cell Sci. 123 (24), 4195-4200 (2010).</li>
<li>Jubelin, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+in+vitro+culture+models+in+oncology+research%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Biosci%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional in vitro culture models in oncology research.</a> Cell Biosci. 12 (1), 155(2022).</li>
<li>Hickman, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+models+of+cancer+for+pharmacology+and+cancer+cell+biology%3A+Capturing+tumor+complexity+in+vitro%2Fex+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+J%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional models of cancer for pharmacology and cancer cell biology: Capturing tumor complexity in vitro/ex vivo.</a> Biotechnol J. 9 (9), 1115-1128 (2014).</li>
<li>Rossi, M., Alviano, F., Righi, S., Sabattini, E., Agostinelli, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+models%3A+A+novel+approach+for+lymphoma+research%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cancer+Res+Clin+Oncol%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional models: A novel approach for lymphoma research.</a> J Cancer Res Clin Oncol. 148 (4), 753-765 (2022).</li>
<li>Saba, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathogenic+role+of+B-cell+receptor+signaling+and+canonical+nf-%CE%BAb+activation+in+mantle+cell+lymphoma%5BTitle%5D)+AND+%22Blood%22%5BJournal%5D)">Pathogenic role of B-cell receptor signaling and canonical nf-κb activation in mantle cell lymphoma.</a> Blood. 128 (1), 82-92 (2016).</li>
<li>Chiron, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rational+targeted+therapies+to+overcome+microenvironment-dependent+expansion+of+mantle+cell+lymphoma%5BTitle%5D)+AND+%22Blood%22%5BJournal%5D)">Rational targeted therapies to overcome microenvironment-dependent expansion of mantle cell lymphoma.</a> Blood. 128 (24), 2808-2818 (2016).</li>
<li>Nylund, P., Nikkarinen, A., Ek, S., Glimelius, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Empowering+macrophages%3A+The+cancer+fighters+within+the+tumour+microenvironment+in+mantle+cell+lymphoma%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Immunol%22%5BJournal%5D)">Empowering macrophages: The cancer fighters within the tumour microenvironment in mantle cell lymphoma.</a> Front Immunol. 15, 1373269(2024).</li>
<li>Nygren, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((T-cell+levels+are+prognostic+in+mantle+cell+lymphoma%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">T-cell levels are prognostic in mantle cell lymphoma.</a> Clin Cancer Res. 20 (23), 6096-6104 (2014).</li>
<li>Medina, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesenchymal+stromal+cells+protect+mantle+cell+lymphoma+cells+from+spontaneous+and+drug-induced+apoptosis+through+secretion+of+b-cell+activating+factor+and+activation+of+the+canonical+and+non-canonical+nuclear+factor+%CE%BAb+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Haematologica%22%5BJournal%5D)">Mesenchymal stromal cells protect mantle cell lymphoma cells from spontaneous and drug-induced apoptosis through secretion of b-cell activating factor and activation of the canonical and non-canonical nuclear factor κb pathways.</a> Haematologica. 97 (8), 1255-1263 (2012).</li>
<li>Jindal, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeting+cers6-as1%2Ffgfr1+axis+as+synthetic+vulnerability+to+constrain+stromal+cells+supported+proliferation+in+mantle+cell+lymphoma%5BTitle%5D)+AND+%22Leukemia%22%5BJournal%5D)">Targeting cers6-as1/fgfr1 axis as synthetic vulnerability to constrain stromal cells supported proliferation in mantle cell lymphoma.</a> Leukemia. 38 (10), 2196-2209 (2024).</li>
<li>Nie, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+of+a+patient-derived+organoid+culture+platform+for+mantle+cell+lymphoma+drug+sensitivity+and+car+t+cell+anti-tumor+activity+assay%5BTitle%5D)+AND+%22Blood%22%5BJournal%5D)">Establishment of a patient-derived organoid culture platform for mantle cell lymphoma drug sensitivity and car t cell anti-tumor activity assay.</a> Blood. 140 (Supplement 1), 9219-9220 (2022).</li>
<li>Hinton, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+of+complex+biological+structures+by+freeform+reversible+embedding+of+suspended+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing of complex biological structures by freeform reversible embedding of suspended hydrogels.</a> Sci Adv. 1 (9), e1500758(2015).</li>
<li>Van Der Kuip, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+culture+of+breast+cancer+tissues+to+study+the+activity+of+the+anticancer+drug+Taxol+in+an+intact+tumor+environment%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Cancer%22%5BJournal%5D)">Short-term culture of breast cancer tissues to study the activity of the anticancer drug Taxol in an intact tumor environment.</a> BMC Cancer. 6 (1), 86(2006).</li>
<li>Scaduto, R. C., Grotyohann, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+mitochondrial+membrane+potential+using+fluorescent+rhodamine+derivatives%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Measurement of mitochondrial membrane potential using fluorescent rhodamine derivatives.</a> Biophys J. 76 (1), 469-477 (1999).</li>
<li>Porter, A. G., Jänicke, R. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+roles+of+caspase-3+in+apoptosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Death+Differentiat%22%5BJournal%5D)">Emerging roles of caspase-3 in apoptosis.</a> Cell Death Differentiat. 6 (2), 99-104 (1999).</li>
<li>Huseynov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+of+mantle+cell+lymphoma+in+transplant+non-eligible+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Hematol+Transfus+Cell+Ther%22%5BJournal%5D)">Treatment of mantle cell lymphoma in transplant non-eligible patients.</a> Hematol Transfus Cell Ther. 44, S2-S3 (2022).</li>
<li>Augustine, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3d+bioprinted+cancer+models%3A+Revolutionizing+personalized+cancer+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Transl+Oncol%22%5BJournal%5D)">3d bioprinted cancer models: Revolutionizing personalized cancer therapy.</a> Transl Oncol. 14 (4), 101015(2021).</li>
<li>Budharaju, H., Sundaramurthi, D., Sethuraman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embedded+3d+bioprinting+%E2%80%93+an+emerging+strategy+to+fabricate+biomimetic+%26+large+vascularized+tissue+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Bioact+Mater%22%5BJournal%5D)">Embedded 3d bioprinting – an emerging strategy to fabricate biomimetic & large vascularized tissue constructs.</a> Bioact Mater. 32, 356-384 (2024).</li>
<li>Seaman, K., Sun, Y., You, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+cancer-on-a-chip+tissue+models+to+dissect+the+tumour+microenvironment%5BTitle%5D)+AND+%22Med-X%22%5BJournal%5D)">Recent advances in cancer-on-a-chip tissue models to dissect the tumour microenvironment.</a> Med-X. 1 (1), 11(2023).</li>
<li>Davies, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capturing+complex+tumour+biology+in+vitro%3A+Histological+and+molecular+characterisation+of+precision+cut+slices%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Capturing complex tumour biology in vitro: Histological and molecular characterisation of precision cut slices.</a> Sci Rep. 5 (1), 17187(2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Millipore+PICM03050%3A+Millicell+Standing+Cell+Culture+Inserts+Data+Sheet%22">Millipore PICM03050: Millicell Standing Cell Culture Inserts Data Sheet</a>. , Merck KGaA. Darmstadt, Germany. (2025).</li>
<li>Lamaison, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+3d+culture+model+recapitulates+primary+fl+b-cell+features+and+promotes+their+survival%5BTitle%5D)+AND+%22Blood+Adv%22%5BJournal%5D)">A novel 3d culture model recapitulates primary fl b-cell features and promotes their survival.</a> Blood Adv. 5 (23), 5372-5386 (2021).</li>
<li>Kramer, R. H., Rosen, S. D., McDonald, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basement-membrane+components+associated+with+the+extracellular+matrix+of+the+lymph+node%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Tissue+Res%22%5BJournal%5D)">Basement-membrane components associated with the extracellular matrix of the lymph node.</a> Cell Tissue Res. 252 (2), 367-375 (1988).</li>
<li>Kaldjian, E. P., Gretz, J. E., Anderson, A. O., Shi, Y., Shaw, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+and+molecular+organization+of+lymph+node+T+cell+cortex%3A+A+labyrinthine+cavity+bounded+by+an+epithelium-like+monolayer+of+fibroblastic+reticular+cells+anchored+to+basement+membrane-like+extracellular+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22Int+Immunol%22%5BJournal%5D)">Spatial and molecular organization of lymph node T cell cortex: A labyrinthine cavity bounded by an epithelium-like monolayer of fibroblastic reticular cells anchored to basement membrane-like extracellular matrix.</a> Int Immunol. 13 (10), 1243-1253 (2001).</li>
<li>German, S. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plug-and-play+lymph+node-on-chip%3A+Secondary+tumor+modeling+by+the+combination+of+cell+spheroid%2C+collagen+sponge%2C+and+T-cells%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Plug-and-play lymph node-on-chip: Secondary tumor modeling by the combination of cell spheroid, collagen sponge, and T-cells.</a> Int J Mol Sci. 24 (4), 3183(2023).</li>
<li>Benton, G., Arnaoutova, I., George, J., Kleinman, H. K., Koblinski, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrigel%3A+From+discovery+and+ecm+mimicry+to+assays+and+models+for+cancer+research%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Drug+Deliver+Rev%22%5BJournal%5D)">Matrigel: From discovery and ecm mimicry to assays and models for cancer research.</a> Adv Drug Deliver Rev. 79-80, 3-18 (2014).</li>
<li>Ogassavara, B., Tucunduva Neto, R. R., De Souza, R. R., Tucunduva, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+evaluation+of+the+morphometric+patterns+of+lymph+nodes+of+the+head+and+neck+in+young+and+middle-aged+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Radiol+Brasileira%22%5BJournal%5D)">Ultrasound evaluation of the morphometric patterns of lymph nodes of the head and neck in young and middle-aged individuals.</a> Radiol Brasileira. 49 (4), 225-228 (2016).</li>
<li>Huang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+matrix+and+its+therapeutic+potential+for+cancer+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Signal+Transduct+Target+Ther%22%5BJournal%5D)">Extracellular matrix and its therapeutic potential for cancer treatment.</a> Signal Transduct Target Ther. 6 (1), 1-24 (2021).</li>
<li>Subrahmanyam, N., Ghandehari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+extracellular+matrix+biology+for+tumor+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Personalized+Med%22%5BJournal%5D)">Harnessing extracellular matrix biology for tumor drug delivery.</a> J Personalized Med. 11 (2), 88(2021).</li>
<li>Ahmad, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prospective+of+extracellular+matrix+and+drug+correlations+in+disease+management%5BTitle%5D)+AND+%22Asian+J+Pharma+Sci%22%5BJournal%5D)">Prospective of extracellular matrix and drug correlations in disease management.</a> Asian J Pharma Sci. 16 (2), 147-160 (2021).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>&micro;-slide 8 Well Glasboden</td><td>ibidi GmbH</td><td>80827</td><td>Objektträger mit Glasboden, die für die Live-Bildgebung von Hydrogelscheiben verwendet werden</td></tr><tr><td>10x PBS</td><td>Carl Roth GmbH + Co.KG</td><td>9150.1</td><td>Bioink-Komponente</td></tr><tr><td>10X RPMI-1640 mittel</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Nr. R1145</td><td>Bioink-Komponente</td></tr><tr><td>2,5 ml gasdichte Spritze Modell 1002 TLL</td><td>Hamilton</td><td>81420</td><td>Spritze für Bioprinting</td></tr><tr><td>3D-Extrusionsdrucker, PrintrBot Simple</td><td>Printrbot</td><td></td><td>Selbstmodifiziert, um den Druck von Biotinten zu ermöglichen</td></tr><tr><td>6-Well-Platte</td><td>Th. Geyer GmbH & Co.KG</td><td>7696790</td><td>Kultur der Hydrogelscheiben</td></tr><tr><td>Flaschenaufsatz-Vakuumfiltrationssysteme, PES-Membran, 500 ml, 0,22 & Mikro; M Porengröße, 70&nbsp; Membran mit mm Durchmesser</td><td>Corning Inc.</td><td>513-3355</td><td>Sterilfiltration von Puffern</td></tr><tr><td>Calciumchlorid-Dehydrierung</td><td>Carl Roth GmbH + Co.KG</td><td>Nr. T885.2</td><td>Bestandteil von Waschpuffer und Gelatineaufschlämmung</td></tr><tr><td>Kollagen I aus der Ratte</td><td>Corning Inc.</td><td>CLS354249</td><td>Bioink-Komponente</td></tr><tr><td>Cura Version 15.04.5 Software für den 3D-Druck</td><td>Ultimaker</td><td></td><td>Software für den 3D-Druck</td></tr><tr><td>DRAQ5</td><td>Biostatus GmbH</td><td>DR50050</td><td>Beizmittel für die Live-Bildgebung von Hydrogel-Scheiben</td></tr><tr><td>Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) Dinatriumsalzdihydrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Nr. E5134</td><td>Bestandteil des Alginat-Lösepuffers</td></tr><tr><td>EVE Automatischer Zellzähler</td><td>Nano EnTek Inc.</td><td>10027-452</td><td>Zell-Zähler</td></tr><tr><td>Falcon Bakteriologische Petrischalen mit Deckel, 35 mm Durchmesser</td><td>Falke</td><td>351008</td><td>Gefüllt mit Gelatineaufschlämmung zur Bildung des Stützbades für das Bioprinting</td></tr><tr><td>Falcon Röhrchen, 50 mL</td><td>Sarstedt AG & Co.KG</td><td>62.547.254</td><td></td></tr><tr><td>Fötales Kälberserum</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Nr. S0615</td><td>Nahrungsergänzungsmittel für Zellkulturmedium</td></tr><tr><td>Gelatine aus Schweinehaut</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Nr. G1890</td><td>Hauptbestandteil der Gelatineaufschlämmung</td></tr><tr><td>HEPES, Freie Säure, Molekularbiologische Qualität</td><td>Merck KGaA</td><td>CAS-Nr. 7365-45-9</td><td>Bestandteil von Waschpuffer und Gelatineaufschlämmung</td></tr><tr><td>Jeko-1 MCL-Zelllinie</td><td>ATCC</td><td>CRL-3006</td><td>MCL-Zelllinie</td></tr><tr><td>KIMTECH Science Präzisionstücher</td><td>Kimberly Clark Gesellschaft</td><td>7551</td><td>Wird verwendet, um überschüssiges Wasser aus der Gelatineaufschlämmung zu ziehen und Tröpfchen aus der 3D-Druckerdüse zu entfernen</td></tr><tr><td>LAS X Softwareversion 3.5.7.23225</td><td>Leica</td><td></td><td>Software für 3D-Rekonstruktionen</td></tr><tr><td>Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop Leica TCS SP8</td><td>Leica</td><td>TCS SP8</td><td>Konfokales Mikroskop für Live-Bildgebung</td></tr><tr><td>Einmachglas Normales Pint 16 oz</td><td>Ball Corporation</td><td>Nr. G001</td><td>Glas, in dem die Gelatineaufschlämmung zubereitet wird</td></tr><tr><td>Matrigel Wachstumsfaktor reduziert (GFR) Basalmembran-Matrix</td><td>Corning Inc.</td><td>356231</td><td>Bioink-Komponente</td></tr><tr><td>Millicell-Zellkultureinsatz, 0,4 & Mikro; M Porengröße</td><td>Merck KGaA</td><td>PICMORG 50</td><td>Filterhalterung für Hydrogelscheiben</td></tr><tr><td>NucView 405 Caspase-3 Substrat, 1 mM in 1x PBS</td><td>Biotium</td><td>10405</td><td>Beizmittel für die Live-Bildgebung von Hydrogel-Scheiben</td></tr><tr><td>Oster Professional Series Mixer</td><td>Oster</td><td>BPST02-B00</td><td>Mixer zur Erzeugung von Gelatineschlämme</td></tr><tr><td>Penicillin/Streptamycin</td><td>Gibco</td><td>15140163</td><td>Ergänzung für MCL-Zellkulturmedium</td></tr><tr><td>Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay-Kits und dsDNA-Reagenzien</td><td>Invitrogen</td><td>Nr. P7589</td><td>Beizmittel für die Live-Bildgebung von Hydrogel-Scheiben</td></tr><tr><td>Rotina 35 R</td><td>Hettich</td><td>24573</td><td>Zentrifugation von Zellen</td></tr><tr><td>ROTINA 38/38R Zentrifuge</td><td>Hettich</td><td>Z720109</td><td>Zentrifugation von Gelatineaufschlämmung</td></tr><tr><td>RPMI-1640+GlutaMAX</td><td>Gibco</td><td>61870036</td><td>Basis des Kulturmediums für MCL-Zellen</td></tr><tr><td>Natriumalginat</td><td>FMC-Kooperation</td><td>GQ9109901</td><td>Bioink-Komponente</td></tr><tr><td>Natriumchlorid</td><td>Merck KGaA</td><td>1.06404</td><td>Bestandteil des Alginat-Lösepuffers</td></tr><tr><td>Natriumcitrat</td><td>Carl Roth GmbH + Co.KG</td><td>3580.1</td><td>Bestandteil des Alginat-Lösepuffers</td></tr><tr><td>Sterican stumpfe Applikationskanülen 21G 0,8x22 mm</td><td>B.Braun</td><td>9180109</td><td>Düse für den 3D-Druck</td></tr><tr><td>Tetramethylrhodamin-Methylester-Perchlorat (TMRM)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Nr. T5428</td><td>Beizmittel für die Live-Bildgebung von Hydrogel-Scheiben</td></tr><tr><td>Trypanblau, 0,4 %</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Nr. T8154</td><td>Beize für die Viabilitätsanalyse</td></tr><tr><td>Wasserdichtes Thermometer</td><td>VWR</td><td>620-2099</td><td>Thermometer zur Überwachung der Temperatur der Gelatineaufschlämmung</td></tr></tbody></table>

bioprinting von hydrogel-tumorschnitten als 3d-modell für das mantelzell-lymphom

Bioprinting of Hydrogel Tumor Slices as a 3D Model for Mantle Cell Lymphoma

Die Hydrogel-Tumorschnitte, die MCL-Zellen enthalten, wurden mit dem oben beschriebenen Protokoll erzeugt. Die Schritte des Arbeitsablaufs für den 3D-Druck und die Kultivierung der Hydrogel-Tumorschnitte sind in Abbildung 1A dargestellt. Der verwendete 3D-Drucker wurde für den FRESH-Druck durch Zugabe eines Spritzenpumpen-Extenders modifiziert, wie in Hinton et al.20 beschrieben (Abbildung 1B). Es wurden bis zu fünf Scheiben auf einmal gedruckt (Abbildung 1C) und auf einem Filterträger kultiviert (Abbildung 1D). Unterhalb der Filterhalterung wurde Medium zugegeben, um die Hydrogel-Tumorscheiben mit Nährstoffen zu versorgen. Auf jede Hydrogel-Tumorscheibe wurde ein Tropfen Medium gegeben, um ein Austrocknen zu verhindern. Eine Übersicht über fünf Hydrogel-Tumorschnitte, die auf einem Filterträger kultiviert wurden, ist in Abbildung 1E dargestellt, zusammen mit Nahaufnahmen einer Hydrogelscheibe. Während eines Kulturzeitraums von 3 Tagen waren die Hydrogel-Tumorschnitte stabil und behielten ihre Struktur bei (Abbildung 2A). Direkt nach dem Druck waren Luftblasen in den Hydrogel-Tumorschnitten vorhanden, die jedoch während der Kultivierung verschwanden (Abbildung 2A).
Die Lebensfähigkeit der MCL-Zelllinie Jeko-1, die in Hydrogel-Tumorschnitten (3D) kultiviert wurde, im Vergleich zu Jeko-1-Zellen, die in Suspensionskultur (2D) kultiviert wurden, wurde mittels Trypanblau-Ausschlussassay bewertet (Abbildung 2B). Nach 3-tägiger Kultivierung waren 80 % der Zellen lebensfähig, verglichen mit einer anfänglichen Lebensfähigkeit von 88 % der Jeko-1-Zellen vor dem Druck. Jeko-1-Zellen, die in 2D kultiviert wurden, behielten die anfängliche Lebensfähigkeit von 88 % bei. Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen Jeko-1-Zellen, die in 2D und 3D kultiviert wurden. Um zu beurteilen, ob Jeko-1-Zellen in den Hydrogelscheiben proliferieren, wurde die mittlere Zellzahl von Jeko-1-Zellen pro Hydrogelscheibe bestimmt (Abbildung 2C). Während direkt nach dem Druck (d0) 5x105 Jeko-1 Zellen in jeder Scheibe enthalten waren, verdoppelte sich diese Zahl nach 3 Tagen Kultur auf 9,3x105 Zellen.
Die Verteilung und der Status von Jeko-1-Zellen, die in Hydrogelscheiben kultiviert wurden, wurden durch vierfarbige Lebendfluoreszenzbildgebung (Abbildung 2D) direkt nach dem Drucken oder nach 3 Tagen Kultur bewertet. Nach dem Druck zeigten 3D-Rekonstruktionen der Jeko-1-Hydrogel-Scheiben eine homogene Verteilung der Zellen. Die Mehrzahl der Zellen war positiv für TMRM, einen Marker für das mitochondriale Membranpotential22. Eine Minderheit der Zellen war positiv für die Caspase-3-Aktivität, einen Marker für die Apoptose-Induktion23, sowie für den Marker für tote Zellen PicoGreen21. Nach 3-tägiger Kultivierung wurde eine Zunahme der Zellzahl neben der Bildung von Zellclustern beobachtet. Die meisten Zellen blieben TMRM-positiv, während nur wenige Zellen positiv auf Caspase-3-Aktivität oder PicoGreen gefärbt waren (Abbildung 2C).
Um zu analysieren, ob MCL-Zellen in Hydrogelschnitten auf Chemotherapeutika ansprechen, wurden Jeko-1-Zellen, die entweder in Suspensionskultur (2D) oder in Hydrogelschnitten (3D) kultiviert wurden, mit dem Chemotherapeutikum Doxorubicin behandelt, das Teil der Standardbehandlung für MCL-Patienten ist24. Die Gesamtstruktur der Hydrogelscheiben blieb während der Behandlung mit Doxorubicin erhalten (Abbildung 3A). Die Lebensfähigkeit von Jeko-1-Zellen, die in Hydrogelscheiben kultiviert wurden, nahm als Reaktion auf die Behandlung mit Doxorubicin dosisabhängig ab. Der IC50 von Doxorubicin in Jeko-1-Zellen war erhöht, wenn Zellen in Hydrogelscheiben (IC50 = 5,8 μM) kultiviert wurden, verglichen mit Jeko-1-Zellen, die in 2D-Suspensionskulturen kultiviert wurden (IC50 = 2,0 μM; Abbildung 3B). Die vierfarbige Live-Fluoreszenzbildgebung zeigte ein reduziertes TMRM- und ein erhöhtes PicoGreen-Signal in Jeko-1-Zellen, die in Hydrogelscheiben kultiviert wurden, als Reaktion auf die Doxorubicin-Behandlung, was eine behandlungsinduzierte Verringerung der Lebensfähigkeit bestätigt. Bilder, die aus der vierfarbigen Live-Fluoreszenzbildgebung gewonnen wurden, wurden 3D-rekonstruiert, basierend auf dem DRAQ5-Kernsignal segmentiert und mit dem in der Zusatzdatei 1 beschriebenen Python-Skript analysiert. Eine beispielhafte Segmentierungsmaske ist in der ergänzenden Abbildung 1 dargestellt. Die aus dem DRAQ5-Signal identifizierte Zellzahl wurde verwendet, um die Gesamtzellzahl zu bestimmen. Die Zellzahl, die positiv für die TMRM-, PicoGreen- und Caspase-3-Aktivität war, wurde verwendet, um den Prozentsatz der lebensfähigen, toten bzw. apoptotischen Zellen zu identifizieren. Die Quantifizierung der vierfarbigen Lebendfluoreszenzfärbung von Jeko-1-Zellen, die 3 Tage lang in Hydrogelscheiben mit oder ohne 9 μM Doxorubicin kultiviert wurden, zeigten eine vergleichbare Viabilität wie der Trypanblau-Ausschlussassay (Tabelle 2).
Zusätzlich zu den etablierten MCL-Zelllinien wurden primäre MCL-Zellen von drei verschiedenen MCL-Patienten entweder in 2D-Suspensionskultur oder in 3D-Hydrogelschnitten kultiviert (Abbildung 4, Ergänzende Abbildung 2). Wie von einem Pathologen bestätigt, waren alle drei MCLs (Patient 1-3) von klassischer/häufiger Morphologie mit Ki67-Indizes von 20%-50%. Die primären MCL-Zellen umfassten alle Zelltypen, die aus Lymphknoten von MCL-Patienten isoliert wurden, und enthielten somit nicht nur MCL-Zellen, sondern auch andere Arten von Immunzellen oder Stromazellen. Die Lebensfähigkeit der primären MCL-Hydrogel-Scheiben wurde mit dem Trypanblau-Ausschlussassay bewertet. Nach 4-tägiger Kultivierung behielten primäre MCL-Zellen in Hydrogelschnitten eine Lebensfähigkeit von 43,6 % (45,7 % an Tag 3) bei, verglichen mit einer Ausgangsviabilität von 71,0 % vor dem Druck (Abbildung 4A). Dies stellt eine erhöhte Lebensfähigkeit im Vergleich zu in Suspension kultivierten Zellen (2D) dar, die nach viertägiger Kultur ein Überleben von 19,6 % (28,4 % an Tag 3) hatten. Diese Viabilität wurde durch vierfarbige Lebendfluoreszenzbildgebung visualisiert, bei der die meisten Zellen TMRM-positiv und lebensfähig waren, während eine Subpopulation positiv für Caspase-3-Aktivität und PicoGreen war, was auf Apoptose bzw. Zelltod hinweist (Abbildung 4B). Die Quantifizierungsdaten in Abbildung 4B sind in Tabelle 2 dargestellt. Primärzellen von zwei weiteren MCL-Patienten zeigten ein erhöhtes Überleben der Zellen, wenn sie in den Hydrogelschnitten (3D) kultiviert wurden, verglichen mit der jeweiligen 2D-Suspensionskultur (Ergänzende Abbildung 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68417/68417fig1.jpg"> 
Abbildung 1: Arbeitsablauf des 3D-Drucks von Hydrogel-Tumorschnitten . (A) Arbeitsablauf des 3D-Drucks und der Kultivierung von Zellen in Hydrogel-Tumorschnitten. (B) Drucker-Setup für den 3D-Biodruck von Hydrogel-Scheiben in einem Gelatine-Stützbad. (C) Drucken eines Bauplans in der 3D-Drucker-Software. Es wurden bis zu fünf Hydrogel-Scheiben auf einmal gedruckt. (D) Schematische Darstellung der Hydrogel-Scheibenkultur. Die Hydrogel-Scheiben wurden auf einem Filterträger in einer 6-Well-Platte kultiviert. Auf jede Hydrogelscheibe wurde ein Tropfen Medium gegeben, um ihre Feuchtigkeit zu erhalten. Auf einem Filterträger können bis zu fünf Hydrogelscheiben kultiviert werden. (E) 3D-gedruckte Hydrogelscheiben, die auf einem Filterträger kultiviert wurden, wie auf einem Übersichtsbild oder in Nahaufnahmen zu sehen ist. Die Maßstabsbalken stellen je nach Angabe 5 mm, 1 mm oder 200 μm dar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/68417fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68417/68417fig2.jpg"> 
Abbildung 2: Kultur einer Zelllinie des Mantelzell-Lymphoms (MCL) in 3D-gedruckten Hydrogel-Schnitten. (A) Nahaufnahme einer repräsentativen Hydrogel-Scheibe mit der MCL-Zelllinie Jeko-1 nach dem Drucken (d0) oder nach 3-tägiger Kultur (d3). Der Maßstabsbalken stellt 1 mm dar. (B) Lebensfähigkeit von Jeko-1-Zellen, die 2 Tage lang in Suspension (2D) oder in Hydrogelscheiben (3D) kultiviert wurden, bewertet durch einen Trypanblau-Ausschlusstest. Dargestellt ist die mittlere ± SD von drei unabhängigen Bioprinting-Experimenten. (C) Jeko-1-Zellzahl, die in jeder Hydrogelscheibe direkt nach dem Drucken (d0) oder nach bis zu 3 Tagen Kultur (d1-d3) enthalten ist. Dargestellt ist die mittlere ± SD von drei unabhängigen Bioprinting-Experimenten. Es wurde kein statistisch signifikanter Unterschied beobachtet (n.s., p &gt; 0,05, Mann-Whitney-Test). (D) Dreidimensionale Rekonstruktion von Jeko-1-Hydrogel-Scheiben am Tag des Drucks (d0) oder nach 3 Tagen Kultur (d3). Das Modell wurde aus Z-Stacks einer vierfarbigen Live-3D-Fluoreszenzbildgebung generiert. Lebende Zellen sind in Rot (TMRM), apoptotische Zellen in Gelb (Caspase-3-enzymatische Aktivität), tote Zellen in Grün (PicoGreen) und Zellkerne in Blau (DRAQ5) dargestellt. Der Maßstabsbalken stellt 50 μm dar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/68417fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68417/68417fig3.jpg"> 
Abbildung 3: Medikamentöse Behandlung einer Zelllinie des Mantelzell-Lymphoms (MCL) in Hydrogel-Schnitten. (A) Nahaufnahme einer repräsentativen Hydrogel-Scheibe mit der MCL-Zelllinie Jeko-1, die 3 Tage lang mit 3 μM Doxorubicin behandelt wurde (d3). Der Maßstabsbalken stellt 1 mm dar. (B) Jeko-1-Zellen, die in Suspension (2D) oder in Hydrogelscheiben (3D) kultiviert wurden, wurden 2 Tage lang mit steigenden Konzentrationen des Chemotherapeutikums Doxorubicin behandelt. Die Lebensfähigkeit der Zellen wurde mit dem Trypanblau-Ausschlussassay bewertet. Es wird die mittlere ± SD von vier unabhängigen Bioprinting-Experimenten gezeigt. (C) Dreidimensionale Rekonstruktion von Jeko-1-Hydrogel-Schnitten, die 3 Tage lang mit 9 μM Doxorubicin (Doxo) behandelt wurden (d3). Das Modell wurde aus Z-Stacks einer vierfarbigen Live-3D-Fluoreszenzbildgebung generiert. Lebende Zellen sind in Rot (TMRM), apoptotische Zellen in Gelb (Caspase-3-enzymatische Aktivität), tote Zellen in Grün (PicoGreen) und Zellkerne in Blau (DRAQ5) dargestellt. Der Maßstabsbalken stellt 50 μm dar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/68417fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68417/68417fig4.jpg"> 
Abbildung 4: Kultur von primären MCL-Zellen in 3D-gedruckten Hydrogelscheiben. (A) Lebensfähigkeit von primären MCL-Zellen, die in Suspension (2D) oder in Hydrogelscheiben (3D) für bis zu 4 Tage kultiviert wurden, beurteilt durch einen Trypanblau-Ausschlusstest. Die mittlere Lebensfähigkeit eines Experiments wird dargestellt. (B) Dreidimensionale Rekonstruktion von primären MCL-Zellen, die 3 Tage lang in Hydrogelscheiben (3D) kultiviert wurden. Z-Stacks wurden aus Hydrogelscheiben erzeugt, die mit einer vierfarbigen Lebendfärbung gefärbt und mit einem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop (CLSM) analysiert wurden. Lebende Zellen sind in Rot (TMRM), apoptotische Zellen in Gelb (Caspase-3-enzymatische Aktivität), tote Zellen in Grün (PicoGreen) und Zellkerne in Blau (DRAQ5) dargestellt. Der Maßstabsbalken stellt 50 μm dar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/68417fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Fleck</td>
			<td>TMRM</td>
			<td>DRAQ5</td>
			<td>NucView405 Caspase-3 Substrat</td>
			<td>PicoGreen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anregung/Emission</td>
			<td>548 nm/574 nm</td>
			<td>647 nm/681 nm</td>
			<td>429 nm/ 469 nm</td>
			<td>488 nm/ 520 nm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabelle 1: Anregungs-/Emissionsmaxima der Färbungen, die für die vierfarbige Live-3D-Fluoreszenzbildgebung verwendet werden.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td rowspan="2">Probe</td>
			<td colspan="3">% der Zellen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMRM (Lebensfähige Zellen)</td>
			<td>PicoGreen (Abgestorbene Zellen)</td>
			<td>Caspase-3 (Apoptotische Zellen)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jeko-1 Strg</td>
			<td>83</td>
			<td>23.6</td>
			<td>18.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jeko-1 Doxo 9 μM</td>
			<td>27.6</td>
			<td>81.3</td>
			<td>86.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primärer MCL-Patient 1</td>
			<td>75.2</td>
			<td>31.1</td>
			<td>33.1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabelle 2: Quantifizierung von 3D-Rekonstruktionen von vierfarbigen Lebendfärbungen von kultivierten Hydrogel-Tumorschnitten . Hydrogel-Tumorschnitte wurden 3 Tage lang kultiviert und enthielten entweder Jeko-1-Zellen, die mit oder ohne Behandlung mit 9 μM Doxorubicin kultiviert wurden, oder primäre MCL-Zellen (Patient 1).
Ergänzende Abbildung 1: Zellidentifikation aus 3D-Rekonstruktionen von vierfarbigen Lebendfärbungen. 3D-Rekonstruktionen eines mit DRAQ5 beschrifteten konfokalen Bildes, das aus (A) einer vierfarbigen Lebendfärbung und (B) einem segmentierten Bild auf diesem Kanal gewonnen wurde, das mit der Python-Bildgebungsanalyse-Pipeline erstellt wurde. Der Maßstabsbalken steht für 200 μm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/JoVE_Suppl_Figure%201.tiff" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Abbildung herunterzuladen.</a>
Ergänzende Figure 2: Kultur von primären MCL-Zellen der Patienten 2 und 3 in Hydrogel-Tumorschnitten . Lebensfähigkeit von primären MCL-Zellen von (A) Patient 2 oder (B) Patient 3, die in Suspension (2D) oder in Hydrogelscheiben (3D) für bis zu 4 Tage kultiviert wurden, beurteilt durch einen Trypanblau-Ausschlusstest. Die mittlere Lebensfähigkeit eines Experiments wird dargestellt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/JoVE_Suppl_Figure%202.tiff" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Abbildung herunterzuladen.</a>
Ergänzende Datei 1: Anleitung zur Analyse von 3D-Rekonstruktionen, die aus der vierfarbigen Lebendfärbung gewonnen wurden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/Supplementary_File_1_proof%20read%20version.docx" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>
Ergänzende Datei 2: Python-Skript zur Analyse von 3D-Rekonstruktionen, die aus vierfarbigen Live-Färbungen gewonnen wurden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/Supplementary_File_2.ipynb%20" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>
Ergänzende Kodierung File 1: Stl.-Datei mit dem Bauplan für die Hydrogel-Tumorschnitte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68417/Hydrogel%20slice%208mm%201.5mm.stl" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>

Bioprinting von Hydrogel-Tumorschnitten als 3D-Modell für das Mantelzell-Lymphom

Mantle cell lymphoma (MCL) is a rare, aggressive B-cell neoplasm that frequently relapses and only shows a limited response to conventional chemotherapy. ...

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Research

Forschung

JoVE Journal

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