皮膚細胞

皮膚組織モデル

皮膚は我々が世界に面する主なインターフェースである。我々の主な交流チャンネルの一つでもあるが、周囲環境から防護する最も重要な障壁の一つでもある。スキンケア製品、トポロジー薬物と医療は皆測定プログラムを強化する必要がある。倫理の角度から見れば、これらのプログラムは製品の体外測定から体内使用への転移可能性を高めた。組織工程と3Dバイオプリント技術を通じてより代表的な体外モデルが構築できる。これより、動物モデルの使用を制限すると同時に測定モデルの物理関連性を強化することができる。

目的

次のプロジェクトの目的は3Dバイオプリント技術を利用してCELLINKバイオインクからなる全幅皮膚組織モデルを一つ開発すること。この研究は文献に基づく設計モデル、モデル別の3Dバイオプリント及びモデルの評価という三つの主要部分を含む。

利用するCELLINK製品:

  • CELLINK RGD
  • CELLINK FIBRIN
  • BIO X

モデル設計

開発される皮膚組織モデルは表皮(顶層)、乳頭状真皮(中间層)とネットワーク状真皮(底部)という三つの層からなる。表皮は皮膚の最外層であり、主にケラチノサイトからなる。真皮は主に線維芽細胞と細胞外マトリックスからなる。中にはI型コラーゲンは最も主要なタンパク質である。乳頭状真皮はネットワーク状真皮に比べ、線維芽細胞の濃度がより高く、1型コラーゲンファイバーがより精巧である。

我々のモデルでは、人体表皮ケラチノサイト(HEK)と濃度の違う二種類の人体真皮線維芽細胞(HDF)で細胞の自然分布を模擬する。

  • 表皮:1層の高濃度人体表皮ケラチノサイト。
  • 真皮乳頭:2層の高濃度人体真皮線維芽細胞。
  • ネットワーク状真皮:3層の低濃度人体真皮線維芽細胞。

状況

濃度の異なる二種類の化合物X CELLINK SKINとCELLINK RGD(高又は低)が添加されたバイオインク。CELLINK SKINはフィブリノゲンを含有する。これは体内のバランス、傷口の癒しと血管生成の促進に非常に重要なタンパク質の一種である。CELLINK RGDはRGD(Arg-Gly-Asp)ペプチドモチーフを含有する、細胞表面との受容体と相互に作用し、細胞の粘着を促進する。

 

隣の表は条件を説明した、細胞/化合物Xの量を含有するか。

共同培養の評価

人体表皮ケラチノサイトと人体真皮線維芽細胞の共同培養の効果を検証するために、我々は3Dバイオプリント共同培養コンストラクタと対照とした3Dバイオプリントされた人体真皮線維芽細胞単培養体の生存能力を評価した。全ての細胞コンストラクタはCELLINK SKINでバイオプリントされ、14日間培養される。バイオプリントされた後の1日目、7日目と14日目に行われた生体/死体のイメージングにより、二つの条件でも高い生存率(75 %超)がある。面白いことに、角質形成細胞と共同培養される線維芽細胞は14日後により高い細胞数量と自然形態を表現した。

免疫蛍光

組織モデルでのI型コラーゲンの発生を評価するために、我々はI型コラーゲン特異性抗体を使って免疫蛍光の染色を行った。ケラチノサイトの増殖はケラチノサイトに対する増殖表示物のケラチン10(K10)での免疫染色を通じて評価される。

グリーン=I型コラーゲン、レッド=ケラチン10、ブルー= DAPI染色細胞核。画像は10倍の拡大率で撮影された。

免疫染色によると、CELLINK SKIN内でプリントされた細胞は高いI型コラーゲンを含有する、低濃度の化合物Xで処理された後14日内に増加を表現した。7日間後、CELLINK RGDでプリントされる、低濃度の化合物Xで処理される細胞の中で、I型コラーゲンの表現が下降する。

報道によると、低濃度の化合物Xの条件で、ケラチン10はCELLINK SKINとCELLINK RGDで表現が最も高い。しかもCELLINK RGDでの持続表現は14日を超過した。高濃度の化合物Xにより、二種類のバイオインクでのI型コラーゲンとケラチン10の表現が低減した。

結論

この研究において、我々はCELLINKバイオインクを使って実行性の高い全幅皮膚組織モデルの構築を展示した。CELLINK SKINもCELLINK RGDも機能性皮膚組織モデルに適切な3D環境を提供した。CELLINK SKINでプリントされた細胞の中でI型コラーゲンの高くて安定な表現は、バイオインクのフィブリン成分が有益な作用を持つことを意味する。CELLINK RGDでの角質形成細胞の豊度が14日以上に持続したことは、RGDモチーフは細胞増殖の促進に重要な作用があることを意味する。高濃度化合物Xで処理された後、角質形成細胞の低増殖とI型コラーゲン表現の低減は、用量依頼性ストレス反応又は細胞毒性があることを意味する。