Диапазоны концентрации и объем посева
Оптимизация протокола для получения окончательного протокола функционирования произошла в соответствии со схемой диаграммы, представленной на рисунке 3. Два физиологически соответствующих гидрогеля, коллаген типа I и Фибриноген, были выявлены с помощью поискалитературы 35,36. Начиная с крысиного хвоста коллагена типа I, диапазон концентраций (4, 3, 2 и 1 мг/мл) был посеян на перевернутые вставки, чтобы определить их способность успешно придерживаться вставки один раз перевернутый снова. Все концентрации в этом диапазоне были в состоянии сформировать гели, однако коллагеновые гели появились сплющенные и были различные пузырьки воздуха в ловушке внутри них из-за обработки и трубопроводов, см. Рисунок 4 и рисунок 5. Для определения оптимального объема посева для улучшения качества коллагенового геля, диапазон объемов посева (100, 150 и 200 МКЛ), был посеян на перевернутые вставки, см. Рисунок 5. Объем посева не повлиял ни на внешний вид геля, ни на наличие пузырьков внутри геля. В связи с этим было решено, что 200 МКЛ является оптимальным объемом посева, производящим самые полные гели. Фибриноген был также оценен за его способность производить гель, который может придерживаться вставки в течение длительного периода времени. Диапазон концентрации (70, 50, 40, 30, 20, 10, 5, 1 мг/мл) был подготовлен и посеян в объеме 200 л на крышке пластины 12-колодец, см. Рисунок 6. В течение 20 минут после посева все концентрации смогли успешно сформировать гель. Тем не менее, концентрации 5 и 1 мг/мл были исключены, так как образованные гели имели жидкость, такую как консистенция, и начали отделяться от крышки после того, как их держали на ночь при 37 градусах Цельсия.

Рисунок 3: Схематическая диаграмма оптимизации протокола. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 4: Коллагеновые гели 4 мг/мл, содержащие 1,0 х 105 клеток/мл, посеянных на вставки, показывающие пузырьки, присутствующие в геле. Вставка слева была дегазирована на льду в течение 15 минут, в то время как вставка справа не была дегазирована. Дегазации не имеют никакого влияния на пузырьки, присутствующие в гелях. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 5: Коллагеновые гели 4 мг/мл, содержащие 1,0 х 105 клеток/мл, посеянных на вставки в различных объемах. (A) Вставьте слева 100 МЛ, средний 150 МЛ и правый 200 йл, сразу после посева. Пузыри в гелях все еще присутствовали. (B) Вставьте слева 200 йл, средний 150 МКЛ и правый 100 МКЛ, после 60 мин перекрестного. Все гели независимо от объема по-прежнему кажутся плоскими. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 6: Фибриноген (200 л) в диапазоне концентрации от 70 до 1 мг/мл, посеянный на крышке пластины из 12 л. (A)Гели сразу после посева. (B) Гели 20 мин после посева. (C)Гели держали на ночь. Все гели появляются хорошо округлые, 5 мг / мл и 1 мг / мл гели были исключены, поскольку они, как представляется, более жидкости консистенции 20 минут после посева и начал отделяться от крышки после того, как держали на ночь. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Комбинация коллагена и фибриногена
На основе результатов концентрации коллагена и фибриногена был оценен эффект сочетания коллагена и фибриногена. Три вставки были настроены следующим образом: коллаген 4 мг/мл, фибриноген 20 мг/мл и 1:1 рацион коллагена (4 мг/мл) и фибриногена (20 мг/мл), см. Рисунок 7. Непосредственно после посева гидрогели, мы заметили, что вставка с коллагеном только еще плоский вид в сочетании с появлением пузырьков в гель. Вставки с фибриногеном произвели полный и округлый гель, так же как и вставка с сочетанием коллагена и фибриногена. После перекрестного соединения при 37 градусов по Цельсию в течение 60 минут, все гели были прикреплены к вставке и оставались прикрепленными после ночной инкубации при 37 градусов по Цельсию.

Рисунок 7: Влияние сочетания коллагена и фибриногена. (A) Коллаген 4 мг/мл посеян на вставке слева, фибриноген 20 мг/мл посеян на вставку в середине и коллаген 4 мг/мл, фибриноген 20 мг/мл (1:1 рацион) посеян на вставку справа. Все гели, посеянные в объеме 200 л, содержащие 1,0 х10 5 клеток/мл, все гели были скрещены в течение 60 мин при 37градусовпо Цельсию ( B ) Коллаген 4 мг/мл 60 мин после скрещивания, гель появился плоский и пузыри. (C) Вставьте на левом фибриногене 20 мг/мл, гель появляется округлый, пузырьков нет, вставьте на правый коллаген 4 мг/мл, фибриноген 20 мг/мл гель, гель хорошо округляется без пузырьков. (D) Коллаген 4 мг/мл гель после того, как держали на ночь при 37 градусов по Цельсию, гель по-прежнему содержит большое количество пузырьков, некоторые отек геля произошло. (E) Фибриноген 20 мг/мл хранится на ночь при 37 градусов по Цельсию ( F )Коллаген4 мг/мл, фибриноген 20 мг/мл гель хранится на ночь при 37 градусов по Цельсию. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Определение плотности посева клеток
На основе предыдущего опыта работы с гидрогелями был проведен эксперимент по определению оптимальной плотности посева клеток (данные не показаны)37. Клетки были встроены в комбинацию коллагена и фибриногена в следующем диапазоне концентрации (7,5 х10 5, 8,5х 10 5, 9,5 х 105, 1,0 х Оптимальнойплотностью посевабыло признано 106 , 1,5 х 10х 2,0 х 10 6 клеток/мл), 2,0х 10 6 клеток/мл.
Реология
Десять составов комбинаций фибриногена и коллагена гидрогеля были оценены с помощью реологии, см. Таблицу 2. Цель состояла в том, чтобы определить, какие из этих формулировок могут имитировать жесткость печени видели во время развития HCC. Литература предоставила известные значения жесткости печени для крыс, мышей и людей во время фиброза, цирроза и HCC и цель состояла втом,чтобы получитькак можно ближе кэтимзначениям 28,29,30,31,32. Десять формулировок, как указано в таблице 2, были подготовлены в три раза, а модуль хранения каждого из них определялся с помощью реометра, результаты показаны на рисунке 8.
| Формулировка | Фибриноген (мг/мл) | Коллаген (мг/мл) |
| 1 | 60 | 2 |
| 2 | 50 | 2 |
| 3 | 40 | 2 |
| 4 | 30 | 2 |
| 5 | 20 | 2 |
| 6 | 10 | 2 |
| 7 | 20 | 5 |
| 8 | 20 | 4 |
| 9 | 20 | 3 |
| 10 | 20 | 1 |
Таблица 2: Комбинации коллагена и фибриногена в различных концентрациях, оцениваемых с помощью реологии для определения значений жесткости

Рисунок 8: Значения жесткости гидрогеля для комбинаций коллагена и фибриногена в различных концентрациях, оцениваемых с помощью реологии. Модуль хранения и модуль потери были определены на уровне 37 градусов по Цельсию и 1 Гц с помощью гибридного реометра Discovery HR-2 (n No 3, бары ошибок и SD). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Из этих десяти формул три были выбраны для продолжения. К ним относятся 2 мг/мл коллагена типа I и 10 мг/мл фибриногена, соответствующие значениям жесткости печени в начале фиброза, 2 мг/мл коллагена типа I и 30 мг/мл фибриногена, соответствующие циррозу и 2 мг/мл коллагена типа I и 40 мг/мл фибриногена, соответствующие HCC, см. Рисунок 9.

Рисунок 9: Значения жесткости гидрогеля для различных формулировок гидрогеля Фибриногена/Коллагена, выбранных для продолжения. Модуль хранения и модуль потери были определены на уровне 37 градусов по Цельсию и 1 Гц (n No 3, Бары ошибок и SD). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Жизнеспособность, реакция на наркотики и метастатический потенциал
Результаты анализа AlamarBlue показали общее снижение жизнеспособности клеток в рамках 2D совместной культуры, ниже, чем ожидалось, на основе известных сообщил IC 25, 50 и 75 значения, по сравнению с необработанным контролем, см. Рисунок 10. Это может быть связано с клетками LX2 в нашей совместной культуры, которые являются более чувствительными к лечению Doxorubicin. Однако в нашей 3D-модели мы заметили и увеличение резистентности к доксорубицину, подтвердив снижение химиотерапевтического потенциала, часто наблюдается в системах 3D-моделей. Статистическая значимость по сравнению с контролем оценивалась с помощью теста Student T (двуххвостый), при этом Пцлт;0,05 считался значительным.

Рисунок 10: Процентная жизнеспособность клеток 2D модели совместной культуры по сравнению с 3D-моделью после лечения доксорубицином в различных концентрациях в течение 72ч. Результаты нормализовались по отношению к необработанному контролю (n'3, бары ошибок и SD) (яп.л.;0.0001). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Конструкции геля визуально были проверены ежедневно с помощью светового микроскопа, чтобы следить за ростом клеток в различных концентрациях гидрогелей. Клетки заполнили гидрогели однородным и компактным способом, с 7-го дня сфероиды начали собираться внутри матрицы.