3D 세포 배양

스캐폴드 기반 3D 세포 배양 기술

스캐폴드 기반 배양에서 세포는 인공 구조물 또는 하이드로겔로 알려진 폴리머 네트워크에 의해 모든 차원에서 지지됩니다. 이러한 친수성 네트워크는 90% 이상의 물을 포함할 수 있으며, 동물 유래 세포외기질(ECM) 단백질로 구성되거나 동물이 없는 합성 제형으로 제공될 수 있습니다. 생체 내 세포 외 기질을 시뮬레이션하기 위해 하이드로젤에 세포를 삽입합니다.

이미징을 최적화하기 위해 폴리카프로락톤이나 광학적으로 투명한 폴리스티렌과 같은 생분해성 물질로 구성된 섬유질 또는 해면질 구조의 특수 배양기를 사용하여 소위 '하드' 스캐폴드를 제작할 수도 있습니다. 이러한 제조된 지지체는 생체 내 ECM과 유사하지는 않지만 재현성을 높이고 배양에서 세포를 쉽게 회수할 수 있습니다.

스캐폴드가 없는 3D 세포 배양 시스템

세포가 지지체 위에서 성장하지 않을 경우, 자체 ECM을 분비하여 고유 고형 조직처럼 되는 스페로이드라고 불리는 3D 응집체를 형성할 수 있습니다. 일반적인 예로는 종양 형성에서 산소 구배와 영양소 접근을 연구할 수 있는 암 종양구를 들 수 있습니다. 스페로이드 배양은 종종 약물 개발 및 독성학에서 고처리량 화합물 스크리닝에 선호되며, 스페로이드는 2D 배양보다 생물학적으로 더 관련성이 높은 모델을 제시합니다. 스페로이드 배양은 저부착 마이크로플레이트, 바이오리액터, 미세 유체 배양 시스템 등 다양한 환경에서 수행할 수 있습니다. 스캐폴드가 있는 시스템과 스캐폴드가 없는 시스템 모두 기질, 다른 세포 및 세포 외 인자와 모든 방향으로 상호작용이 가능합니다.

3D 세포 배양의 고급 응용

연구자들은 고급 3D 세포 시스템을 통해 기존 2D 세포 배양 기술의 접근성과 생체 내 동물 모델의 생물학적 관련성 사이의 혼합을 통해 윤리적 문제를 덜 걱정할 수 있습니다. 최근에는 종양 스페로이드, 줄기세포 및 환자 유래 오가노이드, 세포와 바이오잉크를 사용한 3D 바이오프린팅을 통한 조직 엔지니어링과 같은 첨단 3D 세포 배양 방법을 사용하여 생체 내 세포 반응을 보다 면밀하게 모델링할 수 있게 되었습니다. iPS 세포에서 유래한 오가노이드는 일부 조직에 대해 상업적으로 이용 가능해졌으며, 실험실에서 배양한 오가노이드에 비해 재현 가능성을 높이고 결과를 가속화할 수 있게 되었습니다.