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三維細胞培養(yǎng)技術之優(yōu)勢篇

發(fā)表時間:2022-11-08

本周我們先來聊聊3D培養(yǎng)這一技術。

近幾年來,隨著3D培養(yǎng)技術的不斷發(fā)展,憑借其顯著的優(yōu)勢,越來越多的研究將從2D向3D培養(yǎng)過渡。統(tǒng)計近十年來發(fā)表的關于3D培養(yǎng)的研究報道(圖1),顯示文章數(shù)量呈急劇上升的態(tài)勢。

那么2D和3D細胞培養(yǎng)技術到底有何不同,

以及3D細胞模型的優(yōu)勢及應用有哪些?

今天我們一起來扒一扒。

首先,揭秘傳統(tǒng)的2D培養(yǎng)技術

二維(2D)平面培養(yǎng)是目前應用最廣泛的細胞生物學研究手段,但其局限性越來越受到關注。組織特異性的結構、生物學行為及細胞間的相互作用在二維環(huán)境中明顯缺失,許多通過2D培養(yǎng)環(huán)境獲得的細胞生物學行為數(shù)據(jù),在相應的動物學模型中不能很好的再現(xiàn),以2D培養(yǎng)細胞為基礎的藥物篩選也常常遇到體內(nèi)和體外藥效不一致的情況。

再看,3D細胞培養(yǎng)技術

三維(3D)培養(yǎng),是一種模擬體內(nèi)三維生長環(huán)境的細胞培養(yǎng)方式。通過讓細胞聚集成3D球體或者將細胞在成分結構類似于實體組織的三維結構載體上粘附、伸展和生長,從時間和空間上共同調(diào)控細胞的增殖和分化,使組織結構和功能得以較大程度保留。與2D培養(yǎng)相比,3D培養(yǎng)更真實地再現(xiàn)了細胞與細胞之間以及細胞與胞外基質(zhì)之間的相互作用,更準確地模擬細胞在組織中的實際微環(huán)境,細胞行為特性更接近于生物體內(nèi)的生存狀態(tài),應用于新藥篩選、腫瘤細胞系統(tǒng)生物學、干細胞研究、功能組織植入和其它細胞分析等研究領域。

圖2 2D細胞培養(yǎng)和3D細胞培養(yǎng)的生長形態(tài)

(A)2D單層細胞培養(yǎng);(B)細胞在超低吸附培養(yǎng)平面粘附成球;(C)細胞在天然或合成的3D支架內(nèi)附著生長;(D)細胞通過懸滴或磁懸浮等方式懸浮成球生長


2D細胞培養(yǎng)3D細胞培養(yǎng)VS

究竟pick誰?

比比就知道?

細胞特性

2D培養(yǎng)

3D培養(yǎng)

細胞生長形態(tài)

單層扁平擴張形態(tài)生長

自然形成球型立體形態(tài)并以細胞集團狀生長

細胞增殖

通常比生物體內(nèi)細胞增殖速度更快

3D培養(yǎng)細胞的增殖速度相對于2D培養(yǎng)可能更快或更慢,此增殖速度更接近于體內(nèi)細胞的增殖速度

與培養(yǎng)介質(zhì)或藥物的聯(lián)系

2D培養(yǎng)的單層細胞,與培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)、生長因子或藥物的聯(lián)系都是均等一致的

培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)、生長因子或藥物,不能完全穿透3D球體結構,對球體表面的接觸交換最大,而對球體核心部位的細胞基本沒有接觸,更接近體內(nèi)細胞生長的微環(huán)境

細胞周期

由于與培養(yǎng)環(huán)境均等接觸,大部分的細胞可能處于相同的細胞周期

包括增殖、靜止、缺氧和壞死細胞等不同生長周期的細胞

基因/蛋白表達水平

與體內(nèi)細胞有較大差異

更接近體內(nèi)細胞

藥物耐受

2D培養(yǎng)細胞與體內(nèi)細胞相比,對藥物更敏感

細胞對藥物及理化刺激的反應更接近于體內(nèi)生理狀態(tài)下的細胞

PK結果?3D完勝

本著認真負責的態(tài)度

咱得繼續(xù)聊一聊3D這個技術

了解一下3D培養(yǎng)類型

培養(yǎng)類型

支架

特點

懸浮型

1.懸滴法:以懸滴的方式讓細胞在重力的作用下通過自組裝形成微球體;

2.磁懸浮法:加入生物相容性磁性納米顆粒磁化細胞,使用磁力驅動器,讓細胞進入磁懸浮狀態(tài)來實現(xiàn)3D細胞模型;

3.超低吸附法:使用超低吸附細胞培養(yǎng)表面,使細胞相互粘附聚集成球。

固定型

天然水凝膠,通常由蛋白和細胞外基質(zhì)(Extracellular matrix)等構成

具有很高的生物相容性,但是批次之間質(zhì)量相差較大,含有內(nèi)源生物活性成分,結構和性能可控性較差,重復性較差,存在一定病原風險。

人造基質(zhì)作為支持材料

多種合成的人造基質(zhì)材料可選,具有良好的生物相容性、結構和性能可控等特點。

聰明的你肯定發(fā)現(xiàn),

這有一種可控性很好的培養(yǎng)類型

對,就是它——固定支架

這也是我們的3D培養(yǎng)技術秘籍

——新型的3D細胞培養(yǎng)材料

普健生物3D培養(yǎng)支架材料優(yōu)點


1高純度、低免疫原性;2多層氣孔基質(zhì):與生理細胞外基質(zhì)相似;3細胞附著的可質(zhì)子化表面:增強細胞附著;4可調(diào)節(jié)物理和化學性質(zhì)的基質(zhì)材料:滿足不同類型細胞生長的特定要求;5使用廣泛,可應用于細胞生長和分化、干細胞研究、代謝和毒理學研究、體內(nèi)外血管生長研究、體外腫瘤細胞生物學特性研究、腫瘤異種移植模型研究等領域。
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