本发明涉及生物医学,具体涉及一种体外构建子宫内膜微球用组合物及构建的微球和应用。
背景技术:
1、子宫内膜是子宫的黏膜内层,主要由上皮细胞、间质细胞和血管内皮细胞组成。其中腔上皮细胞覆盖在子宫内膜腔表面,而腺上皮细胞位于含有丰富血管和间质细胞的固有层中。子宫内膜作为一种高度动态的组织,会随着卵巢性激素雌二醇和孕酮的内分泌信号而发生空间和时间上的变化。这些激素的周期性变化决定了子宫内膜的容受性,对于提供受精卵着床部位、维持胚胎的生长和存活至关重要。子宫内膜的异常会导致许多女性常见疾病,包括子宫内膜炎、子宫内膜异位症、宫腔粘连和反复胚胎植入失败等。尽管传统二维细胞培养模型在探究子宫内膜的生理和病理变化过程中受到广泛应用,这种模型的细胞组成单一、无法还原三维空间的结构,仍然具有局限性。因此,体外构建子宫内膜微球培养模型将有助于了解子宫内膜月经周期调节机制、子宫内膜相关疾病的发病机制,并可能带来广阔的临床应用前景。
2、类器官是指各种3d细胞结构,其微结构、细胞组成及功能与天然组织相似。子宫内膜类器官来源于上皮细胞,在基质胶(matrigel)支架中自我组织形成三维腺体样结构,在探索子宫内膜生理和病理功能具有巨大的潜力。近年来,已有子宫内膜上皮类器官用于修复内膜再生的相关研究。但由于子宫内膜上皮类器官结构的生长依赖基质胶,在进行宫腔内移植注射时的挤压剪切力易破坏其结构。目前无血管化的多细胞构建子宫内膜微球的相关报道,更没有关于子宫内膜微球稳定性的报道。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种体外构建子宫内膜微球用组合物,将子宫内膜上皮类器官、子宫内膜间质细胞和脐带静脉内皮细胞复合在由基质胶、胶原蛋白和纤维蛋白组成的水凝胶中,能够维持良好的微球形态。
2、本发明的目的还在于提供一种子宫内膜微球,不仅能够维持稳定的微球形态,还具有对雌孕激素和缺氧环境具有应答反应和与滋养细胞相互作用的功能,为修复受损子宫内膜和提高胚胎移植率提供了新手段。
3、本发明提供了一种体外构建子宫内膜微球用组合物,包括水凝胶和分散在所述水凝胶的子宫内膜上皮类器官、子宫内膜间质细胞和脐带静脉内皮细胞;
4、所述水凝胶是基质胶、胶原蛋白和纤维蛋白原经凝血酶促凝得到;
5、所述基质胶的体积、胶原蛋白的质量和纤维蛋白原的质量的比例为6~7ml:1~2mg:50~300mg。
6、优选的,所述水凝胶包括以下体积百分含量的组分:60%~70%基质胶、10%~20%胶原蛋白溶液和10%~20%纤维蛋白原溶液;
7、所述纤维蛋白原溶液的浓度为50~100mg/ml;
8、所述胶原蛋白溶液的浓度为0.8~1.2mg/ml。
9、优选的,所述组合物中,所述子宫内膜上皮类器官的密度为2~10个/μl;
10、所述子宫内膜间质细胞的密度为500~1500个/μl;
11、所述脐带静脉内皮细胞的密度为1500~3000个/μl。
12、优选的,所述凝血酶的促凝浓度为0.5~1.5iu/ml。
13、优选的,还包括复合培养液;
14、所述复合培养液包括子宫内膜上皮类器官培养液和脐带静脉内皮细胞培养液;
15、所述子宫内膜上皮类器官培养液和脐带静脉内皮细胞培养液的体积比为(0.8~1.2):(0.8~1.2)。
16、本发明提供了一种基于所述组合物制备子宫内膜微球的方法,包括以下步骤:
17、将水凝胶与子宫内膜上皮类器官、子宫内膜间质细胞和脐带静脉内皮细胞混合,得到的细胞水凝胶组合物采用微流控技术构建微球;
18、将所述微球置于复合培养基中培养,得到子宫内膜微球。
19、优选的,所述采用微流控技术构建微球的方法,将所述细胞水凝胶组合物上样至微流控芯片的一侧上,另一侧吸取氟油,收集微球和氟油的混合物;
20、去除所述微球和氟油的混合物中的氟油,得到微球;
21、优选的,所述细胞水凝胶组合物的上样流速为1~15mm/min;
22、所述氟油的吸取流速为0.5~2mm/min。
23、本发明提供了所述方法制备的子宫内膜微球,外层为水凝胶,在所述水凝胶内血管和间质细胞形成网络,上皮类器官扩张生长。
24、本发明提供了所述子宫内膜微球在体外内膜器官替代培养模型中的应用。
25、本发明提供了所述子宫内膜微球在制备子宫内膜损伤修复的药物中的应用。
26、本发明提供了一种体外构建子宫内膜微球用组合物,包括水凝胶和分散在所述水凝胶的子宫内膜上皮类器官、子宫内膜间质细胞和脐带静脉内皮细胞;所述水凝胶是基质胶、胶原蛋白和纤维蛋白原经凝血酶促凝得到;所述基质胶的体积、胶原蛋白的质量和纤维蛋白原的质量的比例为6~7ml:10~20mg:50~300mg。本发明首次提出将子宫内膜上皮类器官、子宫内膜间质细胞和脐带静脉内皮细胞复合在由基质胶、胶原蛋白和纤维蛋白组成的水凝胶中,利用微流控技术构建微球,形成具有血管网络、细胞增殖活跃、对雌孕激素和缺氧环境具有应答反应、可以与滋养细胞相互作用的三维培养物。并且将胶原蛋白与基质胶和纤维蛋白原共同制备水凝胶有利于制备的子宫内膜微球保持稳定的微球形态,避免细胞发生贴壁,破坏微球形态,从而保证在发挥内膜损伤修复功能时自由到达损伤部位,从而大大提高损伤修复率。可见,本发明提供的组合物相对于仅基于基质胶和纤维蛋白原的水凝胶制备的组合物更有利于提高子宫内膜微球的子宫内膜损伤修复功能,具有广阔的临床应用前景。
27、本发明提供了所述方法制备的子宫内膜微球,外层为水凝胶,在所述水凝胶内血管和间质细胞形成网络,上皮类器官扩张生长。本发明实施例采用免疫荧光染色实验结果表明,人子宫内膜微球内具有丰富的血管网络,上皮特异性标记物epcam染色显示子宫内膜微球内有形态完整的类器官。可见子宫内膜微球具有丰富的细胞增殖能力、形成血管网络,能替代培养模型中的应用。同时本发明还对人子宫内膜微球进行了生殖激素和缺氧环境的应答反应检测,结果显示子宫内膜微球对雌孕激素和缺氧环境具有应答反应,此外还开展了子宫内膜微球与滋养细胞互作实验,结果表明子宫内膜微球可以与滋养细胞发生相互作用,此共培养模型可被用于模拟胚胎植入及胎盘发生过程。最后本发明还开展了体内子宫内膜修复实验,构建的子宫内膜微球在体内有内膜损伤修复的作用。可见,基于子宫内膜微球的上述生物功能,本发明提供的子宫内膜微球具有修复受损内膜的功能,进而提高胚胎种植的成功率。
1.一种体外构建子宫内膜微球用组合物,其特征在于,包括水凝胶和分散在所述水凝胶的子宫内膜上皮类器官、子宫内膜间质细胞和脐带静脉内皮细胞;
2.根据权利要求1所述体外构建子宫内膜微球用组合物,其特征在于,所述水凝胶包括以下体积百分含量的组分:60%~70%基质胶、10%~20%胶原蛋白溶液和10%~20%纤维蛋白原溶液;
3.根据权利要求1所述体外构建子宫内膜微球用组合物,其特征在于,所述组合物中,所述子宫内膜上皮类器官的密度为2~10个/μl;
4.根据权利要求1所述体外构建子宫内膜微球用组合物,其特征在于,所述凝血酶的促凝浓度为0.5~1.5iu/ml。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述体外构建子宫内膜微球用组合物,其特征在于,还包括复合培养液;
6.一种基于权利要求1~5中任意一项所述组合物制备子宫内膜微球的方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述方法,其特征在于,所述采用微流控技术构建微球的方法,将所述细胞水凝胶组合物上样至微流控芯片的一侧,另一侧吸取氟油,收集微球和氟油的混合物;
8.权利要求6或7所述方法制备的子宫内膜微球,其特征在于,外层水凝胶包裹细胞成分,在所述水凝胶内血管和间质细胞形成网络,上皮类器官扩张生长。
9.权利要求8所述子宫内膜微球在体外内膜器官替代培养模型中的应用。
10.权利要求8所述子宫内膜微球在制备子宫内膜损伤修复的药物中的应用。
