在肿瘤生物学研究领域,研究人员通常会采用体内或体外培养模型来探索肿瘤细胞的生物学特性。传统的研究模型主要依靠动物体内模型和培养皿中的二维培养模型,这两类模型为肿瘤生物学研究提供了非常重要的实验数据,为广大研究者普遍采用。但是,随着肿瘤研究的进一步深入,研究者们逐渐意识到无论是动物体内模型还是培养皿中的二维模型都有各自的缺陷和不足。前者虽然能为肿瘤提供真实的三维微环境,但实验体之间往往个体差异很大,免疫问题也很复杂。尤其是对于人类的肿瘤细胞,往往无法在动物体内模型中良好存活和生长。二维培养模型则缺少细胞外基质,不能形成三维微环境,无法探索肿瘤细胞与微环境中各种因素互动的过程。因此,发展新的具有三维微环境的体外培养模型成了研究者们的迫切需求。目前,寻找物理、化学及生物学特征更为仿生的三维支架材料是肿瘤组织模型体外三维构建研究的热点方向之一。脱细胞技术的发展为构建更为仿生的三维肿瘤组织提供了契机。随着心脏脱细胞基质制备方法的日趋成熟,在生命科学领域,心脏脱细胞基质所展现出的如低致敏性、近天然三维结构等优异性能,吸引了越来越多的研究者投入其中。在过去的十余年中,通过脱细胞策略获得的心脏脱细胞支架材料在多个领域都得到广泛应用。脱细胞基质可根据其不同的应用目的加工成为不同的材料类型,如脱细胞基质水凝胶、脱细胞基质片层、脱细胞基质海绵等。其中,脱细胞基质海绵是由脱细胞基质溶液经冻干形成,是天然来源生物支架材料的一种主要形式,具有良好的生物功能特性,如海绵状材料具有足够的内部表面积以提供接种细胞的黏附与增殖,其丰富的多孔结构对于营养物质和细胞代谢产物有着良好的运输作用。此外,其还有使用方便、易于保存等优势,因而被视为非常有前景的生物材料之一,具有广泛的科研和临床应用价值。然而,目前尚未见将心脏脱细胞基质加工为心脏脱细胞基质海绵的报道,亦未见以心脏脱细胞基质海绵为支架材料进行肺癌体外三维模型构建的相关研究。综上所述,本论文主要从以下三个方面开展相关研究工作:第一部分:心脏脱细胞基质的制备与鉴定目的:制备猪心脏脱细胞基质并对心脏脱细胞基质的结构、细胞外基质组成成分进行检测与评价。方法:采用基于组织块的SDS洗脱法,将猪心脏进行脱细胞处理获得心脏脱细胞基质,并通过组织学、分子生物学等方法和手段检测心脏脱细胞基质中细胞及核酸成分的去除情况、细胞外基质主要蛋白成分的保留情况。结果:猪心肌组织经脱细胞化处理后细胞成分去除彻底,天然细胞外基质中的主要蛋白组分均有保留,脱细胞基质中的糖氨聚糖均匀分散,细胞外基质网络保存较好。结论:成功获得了猪心脏脱细胞基质,其不但有效的清除了细胞成分,且较好的保留了心脏细胞外基质的网络结构以及细胞外基质的主要成分。第二部分:心脏脱细胞基质海绵的制备与生物相容性评价目的:制备猪心脏脱细胞基质海绵并对其生物相容性进行评价。方法:采用冻干法对不同浓度脱细胞基质溶液进行冷冻干燥制备心脏脱细胞基质海绵,并通过组织学、扫描电镜对其孔径进行观察;通过接种胚胎成纤维细胞对其进行生物相容性评价并测定内毒素含量。结果:心脏脱细胞基质海绵的孔径随着细胞外基质浓度的增加而降低,20 mg/mL心脏脱细胞基质制备的海绵支架孔径约为90-120 μm,且培养在其中的小鼠胚胎成纤维细胞的活性明显高于10 mg/mL与30 mg/mL心脏脱细胞基质浓度制备的海绵支架,说明20 mg/mL心脏脱细胞基质制备的海绵支架具有良好的生物相容性。内毒素检测结果表明其内毒素含量符合标准。结论:成功制备了具有良好生物相容性的心脏脱细胞基质海绵支架材料。第三部分:基于心脏脱细胞基质海绵的体外三维肿瘤模型构建研究目的:评价心脏脱细胞基质海绵应用于三维肿瘤模型体外构建的可行性。方法:以心脏脱细胞基质海绵为支架,肺腺癌细胞系A549为种子细胞构建肺癌体外三维模型,并通过实时定量PCR以及Western Blotting等方法研究不同模型体系下A549细胞基质金属蛋白酶家族相关基因以及血管化相关基因的表达规律。结果:A549细胞在心脏脱细胞基质海绵中生长良好。在心脏脱细胞基质海绵中生长的A549细胞基质金属蛋白酶家族相关基因的表达有部分基因明显高于二维培养组,但均显著低于传统的Matrigel三维模型组。此外,心脏脱细胞基质海绵三维模型中的A549细胞的血管化能力与二维培养相比明显提高。结论:心脏脱细胞基质海绵能够作为体外三维肿瘤模型构建的支架材料。本研究建立了基于心脏脱细胞基质海绵的肺癌体外三维研究模型,该模型其有望为体外研究肺癌发生发展的变化规律及药物筛选提供新的研究模型,同时也可为肿瘤组织工程中新型支架材料的设计与研发提供指导和依据。