患者来源异位子宫内膜细胞的三维微胶囊模型

2025 年 4 月 28 日,Advanced Science 发表子宫内膜异位症药物芯片研究。温州医科大学(Wenzhou Medical University)团队从患者卵巢子宫内膜异位囊肿手术材料获得原代异位子宫内膜基质细胞,用微胶囊形成三维培养,再比较不同药物及个体来源的响应。

微胶囊以羧甲基纤维素为内核、海藻酸盐为外层,使细胞能在局部三维空间聚集。芯片提供独立培养位置和动态供液,便于将同一患者的球状体置于不同药物浓度下比较。

微胶囊结构、浓度梯度与细胞特征表征

研究表征微胶囊的尺寸、结构及培养稳定性,整体直径主要集中在约 360 至 380 微米。细胞在其中形成相对一致的球状体,基础存活和生长用于判断是否适合后续药物比较。

芯片包含浓度梯度生成部分及 10 列独立反应区,每个通道安置 3 份微胶囊,一块芯片可容纳 30 份。模拟与荧光测量用于检查不同通道浓度关系,用于核对各培养位置对应的药物浓度。

组织切片及 vimentin、CD10、CD44 等染色与相应患者组织比较,显示部分病灶相关特征得到保留。

团队比较了芯片内与培养皿中的细胞活性,确认芯片中细胞能够持续生长。动态供液同时为微胶囊输送营养与氧,并带走代谢废物。

地诺孕素、地屈孕酮的模型响应与随访

10 份患者材料分别接受地诺孕素与地屈孕酮测试。地诺孕素在 7 份模型中较明显抑制增殖,P06、P07 和 P09 的响应较弱;地屈孕酮在这组材料中只有 P10 显示明显增殖抑制。

浓度梯度让同一来源的细胞接受多种药物条件。部分模型随地诺孕素增加而出现更强增殖抑制,较低响应的 3 份材料则在所测试较高水平下仍相对弱。

患者术后均接受地诺孕素,研究利用既有随访比较体外结果。所有患者 1 个月时血清 CA125 恢复正常范围,6 个月时 P06、P07 和 P09 再次升高;P07、P09 在第 7 个月、P06 在第 8 个月出现痛经复发。

另外 7 名患者在 12 个月随访内未见复发。这组 10 人的观察中,芯片对地诺孕素的较弱响应与后续复发相对应,预测能力仍需扩大患者样本验证。

候选药物在病灶细胞与小鼠成纤维细胞中的作用

研究随后测试整合素拮抗剂 cilengitide 和 PI3K 抑制剂 wortmannin。不同患者来源球状体对两种候选药物的敏感性存在差异。

小鼠 NIH 3T3 成纤维细胞作为另一类非病灶细胞参照。cilengitide 对两类细胞均有增殖影响,wortmannin 在所测条件下主要抑制病灶基质细胞。

候选药物处理后的增殖与凋亡相关表达

团队对 4 组给药前后的球状体开展转录组分析。cilengitide 处理后,BMP4 mRNA 水平下降,相关变化涉及增殖、迁移和血管形成过程;wortmannin 处理后的变化则主要涉及凋亡相关通路。

wortmannin 处理后,BBC3 和 BCL2L11 等促凋亡相关基因的 mRNA 水平上升,同时观察到球状体增殖受抑。作者据此分析该药物可能涉及的作用机制。

当前模型主要呈现病灶基质细胞的响应。作者提出,后续需纳入血管、免疫和神经内分泌成分,以研究这些组织组成对疾病及药物反应的影响。

cilengitide 处理人子宫内膜基质细胞后的差异表达基因、火山图与生物过程富集结果。
cilengitide 处理人子宫内膜基质细胞后的差异表达基因、火山图与生物过程富集结果。(Qiong Chen et al. / Advanced Science, 2025, Figure 6;CC BY 4.0;NLM/PMC)窄屏可横向滑动查看完整图表。

来源与延伸阅读

  1. Chen Qiong et al. Drug Screening of Primary Human Endometriotic Cells Based on Micro‐Encapsulating Microfluidic Chip. Advanced Science. 2025-04-28. doi:10.1002/advs.202504647. ↗