3Dバイオプリンティングのための脂肪由来幹細胞スフェロイドの大規模自動生産

Gabriela S. Kronemberger; Guilherme A. S. C. Miranda; Taisnara I. G. Silva; Rosângela M. Gonçalves; José M. Granjeiro; Leandra S. Baptista

doi:10.3791/63430

方法論記事

3Dバイオプリンティングのための脂肪由来幹細胞スフェロイドの大規模自動生産

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DOI：

10.3791/63430

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2022年3月31日

Gabriela S. Kronemberger¹^,²^,³ , Guilherme A. S. C. Miranda¹^,²^,⁴ , Taisnara I. G. Silva¹^,²^,⁴ , Rosângela M. Gonçalves¹^,² , José M. Granjeiro²^,³^,⁴^,⁵ , Leandra S. Baptista¹^,²^,³^,⁴

¹Nucleus of Multidisciplinary Research in Biology (Numpex-Bio), Federal University of Rio de Janeiro, ²Laboratory of Tissue Bioengineering, National Institute of Metrology, Quality and Technology (Inmetro), ³Post-graduation Program of Translational Biomedicine (Biotrans), Unigranrio, ⁴Post-graduation Program in Biotechnology, National Institute of Metrology, Quality and Technology (Inmetro), ⁵Dental School, Fluminense Federal Fluminense

この記事について

サマリー

ここでは、自動ピペッティングシステムを使用して細胞懸濁液を播種し、スフェロイドのサイズと形状の均質性を確保する脂肪由来間質/幹細胞(ASC)スフェロイドの大規模生産について説明します。これらのASCスフェロイドは、3Dバイオプリンティングアプローチのビルディングブロックとして使用できます。

要約

脂肪由来間質/幹細胞(ASC)は、間葉系間質/幹細胞の古典的な供給源として認識されているヒト皮下脂肪組織の間質血管画分に見られる細胞の亜集団である。足場ベースの組織工学的アプローチのためのASCを用いた多くの研究が発表されており、主に生理活性足場に播種した後のこれらの細胞の挙動を調査した。しかし、足場ベースのアプローチの限界を克服するために、主にスフェロイドを使用して、イン ビトロ および インビボで組織を設計するための足場フリーアプローチが出現しています。

回転楕円体は、自己組織化プロセスによって形成される3Dマイクロ組織である。それらは、主に細胞間および細胞対細胞間マトリックス相互作用の倍率のために、天然組織のアーキテクチャおよび微小環境をよりよく模倣することができる。最近、スフェロイドは主に疾患モデル、薬物スクリーニング研究、および3Dバイオプリンティングのビルディングブロックとして探求されています。しかし、3Dバイオプリンティングアプローチでは、複雑な組織および臓器モデルをバイオファブリケーションするために、サイズと形状が均質な多数の回転楕円体が必要です。さらに、スフェロイドが自動的に生成される場合、微生物学的汚染の可能性はほとんどなく、方法の再現性が向上します。

スフェロイドの大規模生産は、3Dバイオプリンティングプロセスで継続し、バイオリアクター内の組織構築物の完全な成熟で完了するバイオファブリケーションラインを開発するための最初の必須ステップと考えられています。しかし、ASCスフェロイドの大規模な生産を調査した研究の数は、ASCスフェロイドを3Dバイオプリンティングのビルディングブロックとして使用した研究の数とともに、まだ少ないです。したがって、本稿は、ASCスフェロイドを3Dバイオプリンティングアプローチのビルディングブロックとして広げる非接着マイクロモールドヒドロゲル技術を用いたASCスフェロイドの大規模生産を示すことを目的とする。

概要

回転楕円体は、組織工学における足場のないアプローチと考えられている。ASCは、自己組織化プロセスによって回転楕円体を形成することができる。回転楕円体の3Dマイクロアーキテクチャは、複数の系統^への分化能力を含むASCの再生可能性を高めます^1,2,3。この研究グループは、軟骨および骨^{組織工学のための}ASCスフェロイド^4,5,6に取り組んできました。さらに重要なことに、スフェロイドは、主にその融合能力のために、組織および器官のバイオファブリケーションにおけるビルディングブロックと考えられている。

組織形成のためのスフェロイドの使用は、(1)それらのバイオファブリケーションのための標準化されたスケーラブルなロボット法の開発⁷、(2)組織スフェロイド8の系統的表現型^決定、(3)3D組織の組み立てのための方法の開発⁹の3つの主要なポイントに依存する。これらのスフェロイドは、異な....