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
究竟pick誰？
比比就知道?
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細胞特性 |
2D培養(yǎng) |
3D培養(yǎng) |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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 |
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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
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培養(yǎng)類型 |
支架 |
特點 |
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懸浮型 |
無 |
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。 |
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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。 |
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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
