细胞工程微结构的胞外基质学习教案

1、会计学1细胞工程微结构的胞外基质细胞工程微结构的胞外基质第一页，共21页。一一 、ECM的成分的成分（一）胶原（一）胶原 （collagen）（二）纤粘连蛋白（二）纤粘连蛋白(dnbi) （Fibronectin，FN）（三）层粘连蛋白（三）层粘连蛋白(dnbi) （Laminin，LN)（四）氨基聚糖及蛋白（四）氨基聚糖及蛋白(dnbi)聚糖聚糖 （Glycosaminoglycan，GAG and Proteoglycan）（五）弹性蛋白（五）弹性蛋白(dnbi) （Elastin）第2页/共21页第二页，共21页。二、二、ECMECM的作用的作用 骨架骨架 储存生长因子、蛋白酶和基质蛋白

2、等的仓库储存生长因子、蛋白酶和基质蛋白等的仓库 维持体内稳定方面（如修复伤口维持体内稳定方面（如修复伤口(shngku)(shngku)及导致一些疾病及导致一些疾病等）等）第3页/共21页第三页，共21页。第4页/共21页第四页，共21页。Traditional view：dominance of chemistry ECM的组成是影响的组成是影响(yngxing)其其功能的关键因素。功能的关键因素。 构建构建:各种蛋白质包括胶原的溶液各种蛋白质包括胶原的溶液凝胶化。凝胶化。Emerging view：importance of form ECM的结构是影响的结构是影响(yngxing)其其功

3、能的关键因素。功能的关键因素。 cell和和ECMs组成的形状有：鳞片组成的形状有：鳞片状、管状、分支状、折叠状、管状、分支状、折叠 影响影响(yngxing)因素：细胞位置因素：细胞位置、聚集体形状、机械受力、聚集体形状、机械受力 （ 血管再生）血管再生）因此，因此，ECM的结构可以独立地决定的结构可以独立地决定ECM的功能的功能 Why introduce structure into ECMs?第5页/共21页第五页，共21页。Methods for patterning ECMs2DPhotolithographySoft lithographic techniques（软刻蚀技术）（

4、软刻蚀技术）3D将有机分子光敏聚合形成水凝胶法将有机分子光敏聚合形成水凝胶法模具模具(mj)与基质前体法（外表面）与基质前体法（外表面）牺牲材料法（内表面牺牲材料法（内表面)堆积单片胶法（内表面堆积单片胶法（内表面)第6页/共21页第六页，共21页。体外构建(u jin)方法（2D）软刻蚀技术 第7页/共21页第七页，共21页。 体外构建(u jin)方法（3D）更复杂多样(du yn)的结构，如髓质的蜂窝状结构等还不能精确的复制出来 第8页/共21页第八页，共21页。Promising use of Microstructured ECMs For tissue engineering(组织

5、工程) ： 体外培养(piyng)微血管和表皮 For the study of development( 组织发育的研究)： 发育和功能分化的机理第9页/共21页第九页，共21页。均质胶 异质性ECMs可以提高微血管的稳定性与功能性。 均质性ECM使微血管易于凋亡，故均质性ECM只能(zh nn)用 于简单组织的形成，而难以形成功能性的复杂的组织 。 生长因子For tissue engineering 1体外培养体外培养(piyng)微血微血管管血管(xugun)血管内皮细胞第10页/共21页第十页，共21页。第11页/共21页第十一页，共21页。For tissue engineerin

6、g 2体外培养体外培养(piyng)表表皮皮 真皮和表皮(biop)间有波浪状的basal lamina。 微结构的ECM模拟真皮和表皮(biop)间的波状结构 ，给角质细胞提供空间信息。 Test：在硅酮弹性表面用胶原和白明 胶聚合形成具有波浪状的basal lamina ，在上面培养角质细胞。 Test结果：可以看到分层现象，观察到分化标记。具有微结构的波浪状的比没有微结构的平的basal lamina 更有功能性。第12页/共21页第十二页，共21页。组织组织(zzh)是怎么是怎么发育的发育的For the study of development ( 关于组织关于组织(zzh)发育的研

7、究发育的研究) Two concept : branching morphogenesis （形态分枝（形态分枝(fn zh)） Symmetry breaking （对称破缺）（对称破缺） 第13页/共21页第十三页，共21页。很大一部分的组织subset的形成依赖于branching morphogenesis（形态分枝） 。 branching morphogenesis（形态分枝）： 首先epithelial sheet局部(jb)内陷, 形成基板或小芽 然后进行反覆分枝和侧面分枝。Concept 1 : branching morphogenesis第14页/共21页第十四页，共21

8、页。 注意：注意：这种分枝的位置并不是随机的，是有特定位点的。特定这种分枝的位置并不是随机的，是有特定位点的。特定的的 分枝造成分枝造成(zo chn)了特定的组织。了特定的组织。体内研究证明，组织的形态分枝和功能分化与体内体内研究证明，组织的形态分枝和功能分化与体内ECM结构有关。结构有关。体外模型采用均质的体外模型采用均质的ECM培养也会产生分枝，但这种培养也会产生分枝，但这种分枝是随机的，区别于体内异质分枝是随机的，区别于体内异质ECM的有特定位点的的有特定位点的分枝。分枝。第15页/共21页第十五页，共21页。Concept 2 : Symmetry breaking 第16页/共21页第十六页，共21页。Symmetry breaking events（对称（对称(duchn)破缺）破缺）第17页/共21页第十七页，共21页。For the study of development所以说，细胞的增殖和迁移都是和原来所以说，细胞的增殖和迁移都是和原来 ECM的结构有关的结构有关(yugun)的。的。微结构的微结构的ECM就可以用来研究组织发育就可以用来研究组织发育的过程。的过程。第18页/共21页第十八页，共21页。conclusion各种构建微结构的ECM的方法 使得研究其作用成为可能ECM的异质性（geometry or chemical