Kultura komórkowa 3D

Techniki hodowli komórek 3D oparte na rusztowaniach

W hodowli opartej na rusztowaniach komórki są podtrzymywane we wszystkich wymiarach albo przez sztuczną strukturę, albo przez sieć polimerową znaną jako hydrożel. Te hydrofilowe sieci mogą zawierać ponad 90% wody i mogą składać się z białek macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) pochodzenia zwierzęcego lub są dostępne jako syntetyczne preparaty wolne od zwierząt. Komórki są osadzane w hydrożelach, aby symulować macierz zewnątrzkomórkową in vivo.

Tzw. "twarde" rusztowania mogą być również tworzone przy użyciu specjalistycznego sprzętu hodowlanego o włóknistej lub gąbczastej strukturze, często składającego się z biodegradowalnych materiałów, takich jak polikaprolakton lub optycznie przezroczysty polistyren w celu optymalizacji obrazowania. Chociaż te wytwarzane nośniki są mniej podobne do ECM in vivo, mogą zwiększyć odtwarzalność i ułatwić pobieranie komórek z hodowli.

Bezrusztowe systemy hodowli komórek 3D

Kiedy komórki nie są hodowane na nośnikach, mogą tworzyć agregaty 3D zwane sferoidami, które wydzielają własny ECM, aby bardziej przypominać natywne tkanki stałe. Typowe przykłady obejmują sferoidy nowotworowe, które umożliwiają badanie gradientów tlenu i dostępu do składników odżywczych w procesie powstawania guza. Hodowla sferoidalna jest często preferowana do wysokoprzepustowych badań przesiewowych związków w rozwoju leków i toksykologii, gdzie sferoidy stanowią bardziej istotne biologicznie modele niż hodowle 2D. Hodowlę sferoidalną można prowadzić w różnych środowiskach, w tym w mikropłytkach o niskim poziomie mocowania, bioreaktorach i systemach hodowli mikroprzepływowej. Zarówno systemy z rusztowaniem, jak i bez rusztowania umożliwiają interakcję we wszystkich kierunkach z podłożem, innymi komórkami i czynnikami pozakomórkowymi.

Zaawansowane zastosowania hodowli komórkowych 3D

Zaawansowane systemy komórkowe 3D umożliwiają badaczom hybrydę między dostępnością klasycznych technik hodowli komórkowych 2D a biologicznym znaczeniem modeli zwierzęcych in vivo, przy mniejszych obawach etycznych. Niedawno wdrożono zaawansowane metody hodowli komórek 3D, takie jak sferoidy nowotworowe, organoidy pochodzące z komórek macierzystych i pacjentów oraz inżynieria tkankowa poprzez biodruk 3D z komórkami i biotuszami, aby dokładniej modelować reakcje komórkowe in vivo. Organoidy pochodzące z komórek iPS stały się komercyjnie dostępne dla wybranych tkanek, zwiększając potencjał odtwarzalności i przyspieszając wyniki w porównaniu z organoidami hodowanymi w laboratorium.