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スフェロイド、オルガノイド、または細胞を含む液滴は、バイオプリンティングのためのビルディングブロックとしてよく使用されますが、これまでのところ、印刷後の時空間の細胞相互作用についてはほとんど知られていません。ドロップオンデマンドのバイオプリンティングアプローチを使用して、マイクロメートルの寸法におけるこのような構成要素の生物学的相互作用を研究しました。複数の細胞タイプの高密度液滴（10 nLで約700個の細胞）を、最大70μmの精度で3Dヒドロゲルマトリックスでパターン化しました。このパターンは、血管新生に関連する内皮細胞（HUVEC）および脂肪由来間葉系幹細胞（ASC）の相互作用を調査するために使用されました。HUVECとASC凝集体の間の200μMのギャップにより、HUVECの発芽がASCに向かって発芽し、ASCからHuvecsへの成長が増加することを実証しました。両方の細胞タイプを含む混合凝集体の場合、最大約800 µmの長さのASCの細胞相互接続とHuvec発芽の阻害が観察されました。ASCが平滑筋細胞（DASC）に分化した場合、別々のHUVEC凝集体はDASCに対する発芽の減少を示しましたが、混合DASC/HUVEC凝集体については、細胞の相互接続やHUVEC発芽の阻害は検出されませんでした。これらの発見は、3D共培養におけるさまざまな細胞タイプの細胞間相互作用を調査するために、私たちのアプローチを適用できることを示しています。
スフェロイド、オルガノイド、または細胞を含む液滴は、バイオプリンティングのためのビルディングブロックとしてよく使用されますが、これまでのところ、印刷後の時空間の細胞相互作用についてはほとんど知られていません。ドロップオンデマンドのバイオプリンティングアプローチを使用して、マイクロメートルの寸法におけるこのような構成要素の生物学的相互作用を研究しました。複数の細胞タイプの高密度液滴（10 nLで約700個の細胞）を、最大70μmの精度で3Dヒドロゲルマトリックスでパターン化しました。このパターンは、血管新生に関連する内皮細胞（HUVEC）および脂肪由来間葉系幹細胞（ASC）の相互作用を調査するために使用されました。HUVECとASC凝集体の間の200μMのギャップにより、HUVECの発芽がASCに向かって発芽し、ASCからHuvecsへの成長が増加することを実証しました。両方の細胞タイプを含む混合凝集体の場合、最大約800 µmの長さのASCの細胞相互接続とHuvec発芽の阻害が観察されました。ASCが平滑筋細胞（DASC）に分化した場合、別々のHUVEC凝集体はDASCに対する発芽の減少を示しましたが、混合DASC/HUVEC凝集体については、細胞の相互接続やHUVEC発芽の阻害は検出されませんでした。これらの発見は、3D共培養におけるさまざまな細胞タイプの細胞間相互作用を調査するために、私たちのアプローチを適用できることを示しています。
Spheroids, organoids, or cell-laden droplets are often used as building blocks for bioprinting, but so far little is known about the spatio-temporal cellular interactions subsequent to printing. We used a drop-on-demand bioprinting approach to study the biological interactions of such building blocks in dimensions of micrometers. Highly-density droplets (approximately 700 cells in 10 nL) of multiple cell types were patterned in a 3D hydrogel matrix with a precision of up to 70 μm. The patterns were used to investigate interactions of endothelial cells (HUVECs) and adipose-derived mesenchymal stem cells (ASCs), which are related to vascularization. We demonstrated that a gap of 200 μm between HUVEC and ASC aggregates led to decreased sprouting of HUVECs towards ASCs and increased growth from ASCs towards HUVECs. For mixed aggregates containing both cell types, cellular interconnections of ASCs with lengths of up to approximately 800 µm and inhibition of HUVEC sprouting were observed. When ASCs were differentiated into smooth muscle cells (dASCs), separate HUVEC aggregates displayed decreased sprouting towards dASCs, whereas no cellular interconnections nor inhibition of HUVEC sprouting were detected for mixed dASCs/HUVEC aggregates. These findings demonstrate that our approach could be applied to investigate cell-cell interactions of different cell types in 3D co-cultures.
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