[发明专利]三维细胞培养

说明书

发明领域

本发明涉及用于培养脂肪细胞的三维细胞培养系统。本发明还涉及用 于培养脂肪细胞和用于在细胞培养中从前脂肪细胞获得脂肪细胞的方法。 本发明的方面还涉及用于评估脂肪细胞和其他细胞类型之间的相互作用 的方法，和用于评估脂肪细胞对环境刺激的响应的方法。这能够更好地理 解参与细胞和组织相互作用的机制，并且在肥胖症、糖尿病、炎症及相关 疾病领域中具有暗示。

发明背景

传统上，主要认为脂肪组织是在其他方面惰性的储存物质。近年来， 它的功能重要性才引起注意。现已知脂肪细胞参与一定范围的与其他细胞 类型的相互作用，以及不同因子的产生和分泌。脂肪与不同的组织，包括 心脏、心包、血管周围和肾脏周围的组织、和骨髓相关。它还与淋巴组织 相关，并且已知脂肪细胞与淋巴细胞相互作用。它们分泌多种细胞因子和 趋化因子，并且被认为参与调节重量，以及在糖尿病和炎症中起作用。

脂肪细胞是大且易碎的细胞，并且在分析过程中很难维持它们的完整。 如果它们破裂，它们释放它们的脂肪内容物，所述脂肪内容物能够干扰基 于水的生物化学测定。为了最小化破裂，在脂肪细胞处理中需要相当多的 专门技术。

培养脂肪细胞的较早期工作集中在组织碎片的外植体培养或创建无限 增殖化的细胞系上。这两种方法均具有缺点：外植体迅速变得坏死，从而 限制能够进行分析的时间，并且细胞系失去体内脂肪细胞的结构和功能特 征。还离体(ex vivo)地分离了脂肪细胞，并以单层生长。此外，由于这 些细胞以二维方式增殖，所以它们失去了它们的“正常”结构和功能，并 且此外，当脂肪细胞变得完全成熟(含有大脂肪滴)时，它们的密度使得 它们浮起脱离该单层，并逐渐失去，从而阻碍分析。低浮力密度意指它们 不能按照常规过程如离心法处理。更近期，报告了这样的三维培养系统， 其中成熟的离体脂肪细胞在胶原凝胶中与内皮细胞一起共-培养(Aoki等， 2003，细胞结构与功能(Cell Struct Funct)28，55)。该论文没有报告它们的培 养物的寿命，也没有报告所培养的脂肪细胞用于生物化学分析的适宜性。 而且，所述共-培养包括不同数量的前脂肪细胞，该作者将其认为是缺点。 此外，Aoki等报告了认为在培养物中存在内皮细胞对脂肪细胞的生长，和 对从前脂肪细胞发育为所述细胞是必需的。

WO 2005/121316描述了在支持物基质表面上培养脂肪细胞或前脂肪 细胞；有效地，该基质起到二维培养基底的作用。没有公开在该基质中前 脂肪细胞向脂肪细胞的分化。

WO 2004/035102描述了在具有细小泡状结构的颗粒中培养前脂肪细 胞，并将这些颗粒注射到体内。没有公开前脂肪细胞向脂肪细胞的分化， 并且没有提及在三维支持物基质中的体外培养。

Hemmrich等，分化(Differentiation)第73卷，2005，第28-35页描 述了在二维培养系统中前脂肪细胞的体外分化。

Patel等，组织工程(Tissue Engineer)，第11卷，2005，第1498-1505页 描述了细胞支架系统中培养前脂肪细胞。没有观察到向脂肪细胞的分化， 而只有细胞死亡或细胞增殖。

Hilliou等，试验细胞研究(Exp Cell Res)，第177卷，1988，第372-381 页讨论了3T3前脂肪细胞细胞系的培养。

Von Heimburg等，生物材料(Biomaterials)，第22卷，2001，第429-438 页描述了在由定向固化和冻干胶原产生的胶原海绵中培养前脂肪细胞。该 公布中没有公开在支持物基质中体外培养和分化前脂肪细胞为脂肪细胞。

Kuberka等，国际人造器官杂志(Int J Artificial Organs)，第25卷，2002， 第67-73页描述了创建类似于von Heimburg使用的胶原海绵，但是没有描 述在海绵中培养前脂肪细胞。