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细胞培养:从二维到三维的转变[对经验的评论]

来源:华南新闻网 时间:2021-02-15 20:00:15

今天,大多数细胞生长在塑料培养皿的表面,即二维。然而,在体内,细胞被其他细胞、组织和细胞外基质所包围。

因此,研究人员开始尝试三维细胞培养,并观察3D细胞培养与2D培养的差异,包括基因表达、信号转导、细胞增殖、细胞形态、细胞与细胞间的相互作用以及药物反应。

幸运的是,细胞培养系统从2D到3D的转变并不像可能的那么困难,这是值得的。你的收获是,你正在研究的细胞更接近它们的真实环境,这对你的生物学研究是有益的,塔普生物系统公司的筏开发主管格兰特卡蒙隆说。

让我们看一下从2D到3D转换的一些注意事项。

3D系统类型

三维细胞培养基质(或支架)为细胞培养环境增加了三维空间。主要有几种类型,包括天然材料的水凝胶支架,如细胞外基质胶原。TapBiosystems(Realstructurefor3dOrganization)技术基于胶原蛋白,使研究人员能够开展细胞生物学、药物开发和组织工程。

Geltrex®;关于生命技术和bdmesgel™;生物科学是从小鼠肿瘤中提取的基底膜基质。Sigma&Aldrich的Maxgel&8482;是人的细胞外基质,而生物技术的藻类来自褐藻。微生物组织在其三维培养皿上使用基于琼脂糖的水凝胶。据报道,在这个培养皿上,细胞聚集和自组装成数百个均匀的多细胞球。

第二种用于三维细胞培养的支架是合成水凝胶,有时还包括能增强整合素结合的仿生多肽,BD™;puramatrix™;bd生物科学的肽水凝胶和Sigma-Aldrich的水基质™;属于这种类型,细胞的3dLife仿生水凝胶也是由聚合物和交联剂制成的。

其他类型的人工支架来自组织培养的塑料,甚至是可生物降解的塑料。还有一种使用磁悬浮悬浮细胞的系统,在这种系统中,细胞产生自己的细胞外环境,而不需要塑料支架。

n3dBiocients的生物组装器™;系统就是这种情况,它使用磁悬浮来培养三维细胞。该公司的首席科学家Glaucosouza说:我们使用磁性纳米粒子来培养没有脚手架的3D细胞。你可以用磁性笔移动细胞,创建组织层,然后取出磁铁,细胞就可以自由了。由Souza领导的小组使用这种方法产生了一个类似于肺组织的四层细胞结构。

此外,还有一些能诱导球体形成的系统,如b桥脂涂层板、3ddatrix完美3d®;滴板和干细胞aggrewell™;,适用于人诱导的多能干细胞和胚胎干细胞。

学习更多关于Sigma-aldrich3d支架的知识

何时皈依

越来越多的证据表明,在三维培养系统中生长的细胞表现出更多的生理表型、相互作用和反应。因此,当结果的生理相关性很重要时,或者当你无法以其他方式准确再现细胞行为时,你可以考虑改用3D。

Amsbio的业务经理Peterrettenberger说:细胞生长在扁平的塑料表面上,这与他们的自然生理环境相去甚远,需要一定程度的适应。与此相关的是对细胞的某种选择性压力。

当然,3D培养对于理解报告基因的表达可能并不重要。但如果你研究复杂的药物相互作用,情况就大不相同了。在三维培养中,细胞对抗癌药物的敏感性可能更接近于活体肿瘤。三维微结构中的药物转运和扩散更像是三维器官和组织。

卡梅隆解释道:现在你准备好了吗?以下是一些帮助你平稳过渡的小窍门。首先,应该注意疫苗接种的密度,它需要比2D培养的密度更高。许多细胞必须彼此靠近,甚至与其他类型的细胞共同培养。卡梅隆解释道。每个洞的细胞数量应该增加,10到20次是一个合理的考虑。他还建议在进行实验之前给细胞一些过渡时间。

选择最佳的3D支撑材料也是成功过渡的关键因素。卡迪建议考虑几个关键问题:我需要模拟细胞的自然细胞外基质吗?你需要细胞来形成功能性的多细胞结构吗?我是否需要通过显微镜分析我的三维培养物,以及/或循环细胞进行进一步的分析?我想控制凝胶的硬度和生物活性成分吗?这些问题的答案可以帮助你缩小选择范围。

小心陷阱

脚手架的选择也为3D培养的转变创造了一个陷阱,因为它使一些分析方法变得复杂。显微镜观察变得具有挑战性。单层细胞培养2天容易成像,而三维培养中的多层细胞分散光。共聚焦显微镜很好地解决了这个问题,但其他类型的分析可能很难。卡迪认为许多支架不适合免疫组织化学技术或细胞复苏。

此外,细胞的行为可能与2天的行为有很大不同,例如,形成更先进的结构,如癌症肿瘤。正如卡梅隆所说:3D细胞培养开辟了一系列新的细胞反应和可能性,但这也会让研究人员吃惊。

(作者:caitlinsmith/BioCompiler)

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