不同刚度Ⅰ型胶原凝胶三维环境调控NK细胞免疫功能

摘要

目的 构建不同刚度Ⅰ型胶原凝胶并探讨其三维（three-dimensional, 3D）培养环境对自然杀伤（natural killer, NK）细胞形态、自由迁移能力以及细胞杀伤功能的影响。方法 分离Sprague Dawley（SD）大鼠鼠尾Ⅰ型胶原蛋白并制备不同刚度的胶原凝胶，通过激光共聚焦显微镜观察其微结构，流变仪测量平台期的储能模量表征其刚度。将NK-92MI细胞培养于不同刚度Ⅰ型胶原凝胶中，倒置显微镜观察NK-92MI细胞的形态，高内涵成像系统记录NK-92MI细胞的自由迁移过程，分析迁移速度和距离。不同刚度的Ⅰ型胶原凝胶培养NK-92MI细胞24、48 h，再与人结直肠腺癌上皮细胞（DLD-1）共培养后，用CCK8法检测DLD-1细胞增殖率，分析NK-92MI细胞的细胞杀伤能力。结果 成功制备出刚度为（10.97±2.10） Pa的低刚度Ⅰ型胶原凝胶和刚度为（114.50±3.40） Pa的高刚度Ⅰ型胶原凝胶。与在低刚度Ⅰ型胶原凝胶中相比，在高刚度Ⅰ型胶原凝胶中，NK-92MI细胞呈现更细长的形态（P<0.05），细胞平均面积减少[（69.88±26.97）μm² vs.（46.59±21.62）μm², P<0.05]，细胞圆度减小（0.82±0.12 vs. 0.78±0.18, P<0.05），细胞迁移速度降低[（2.50±0.91）μm/min vs.（1.70±0.72）μm/min,P<0.001]，迁移距离缩短[（147.10±53.74）μm vs.（98.03±40.95）μm,P<0.000 1]，差异均有统计学意义。与低刚度Ⅰ型胶原凝胶相比，高刚度Ⅰ型胶原凝胶培养24 h的NK-92MI细胞可促进DLD-1细胞增殖[增殖率（46.39±12.79）%vs.（65.87±4.45）%,P<0.05]，降低细胞杀伤能力，48 h的比较结果类似[增殖率（31.36±2.88）%vs.（74.57±2.16）%,P<0.05]，差异均有统计学意义。结论 不同刚度Ⅰ型胶原凝胶3D培养环境可改变NK-92MI细胞的形态、迁移能力以及杀伤功能。该研究为探索和理解生物力学微环境影响NK细胞免疫应答机制提供了研究基础，为优化免疫治疗方案提供理论依据。

关键词

Ⅰ型胶原 / 细胞外基质 / 力学 / 杀伤细胞 / 免疫应答