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细胞培养:从2D向3D转换

日期:2013-09-24 00:00:00

如今,大部分细胞在塑料培养皿的表面生长,也就是说,是二维的。但在体内,细胞则被其他细胞、组织和细胞外基质重重包围。

于是,研究人员开始尝试3D细胞培养,并观察它与2D培养的差异,包括基因表达、信号转导、细胞增殖、细胞形态、细胞间相互作用以及药物反应的改变。

幸运的是,从2D到3D细胞培养系统的转换并非想象中那么困难,而且也是相当值得的。“你的收获在于所研究的细胞更接近它们的真实环境,这对你的生物学研究有好处,”TAP Biosystems的RAFT开发主管Grant Cameron如是说。

下面大家就来先容一些从2D向3D转换时的注意事项。

3D系统的类型

3D细胞培养基质(或支架)为细胞培养环境增添了第三维。它们有几种主要的类型,包括来自天然材料的水凝胶支架,如细胞外基质胶原蛋白。TAP Biosystems的RAFT(Real Architecture for 3D Tissue)技术正是基于胶原蛋白,它让研究人员能够开展细胞生物学、药物开发和组织工程等研究。

Life Technologies的Geltrex®和BD Biosciences的BD Matrigel™是从小鼠肿瘤中提取出的基底膜基质,Sigma-Aldrich的MaxGel™是人细胞外基质,而Life Technologies的AlgiMatrix来源于褐色海藻。Microtissues企业在其3D 培养皿上使用基于琼脂糖的水凝胶。据先容,在这种培养皿上,细胞会聚集并自我组装成数百个大小均一的多细胞球体。

3D细胞培养中所使用的第二种类型的支架是合成的水凝胶,有时也包括仿生肽,它们可增强整合素的结合。BD Biosciences的BD™ PuraMatrix™肽段水凝胶和Sigma-Aldrich的HydroMatrix™就属于这一类型,而Cellendes的3D Life Biomimetic 水凝胶也是由聚合物和交联剂制成的。

其他类型的人造支架是来自组织培养的塑料,甚至是可生物降解的塑料。还有一个系统,是利用磁悬浮让细胞悬浮,其中细胞产生自己的细胞外环境,而无需塑料支架。

n3D Biosciences企业的Bio-Assembler™系统就是这种,利用磁悬浮来3D培养细胞。该企业的首席科学家Glauco Souza先容:“大家利用磁性纳米颗粒来实现3D细胞培养,而无需支架。你可以利用磁性笔来移动细胞,创建组织层,然后拿走磁铁,细胞就自由了。”Souza领导的研究小组利用这种方法生成了一种四层的细胞结构,类似于肺组织。

此外,还有一些系统可诱导球体形成,如B-Bridge的Lipidure-Coat板、3D Biomatrix的Perfecta3D®悬滴板,以及STEMCELL的AggreWell™,适合人诱导多能干细胞和胚胎干细胞。

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