为什么 CNS 更偏爱做 3D 细胞培养的文章

细胞实验如何才能反映体内真实状况？

如何在肿瘤、干细胞、神经细胞等领域引领潮流？

如何做出高质量的前沿研究、发高分 SCI？

 

做 3D 细胞培养呀！

 

当前的细胞生物学研究大多还是在二维平面培养进行，但科学家们逐渐发现 2D 细胞培养的局限性：在平面培养中细胞的生长方式、形态、分化、功能等与体内生理条件下存在明显差异。

 

3D 细胞培养为细胞提供更加接近体内生存条件的微环境，能够更好地模拟生理状态，从而获得与体内实验更加一致的实验结果。随着一些新的 3D 细胞培养技术在生物相关性、使用便利性和通量上的改进，3D 细胞培养在基础研究和药物发现中的应用越来越广泛。

 

图 1：3D 细胞培养与 2D 的比较

 

1. 3D 细胞培养的类型

 

基于支架的 3D 细胞培养

 

常见的 3D 细胞培养支架为细胞外基质。细胞外基质从组织中提取，主要由胶原、层粘连蛋白、巢蛋白及生长因子等成分构成，具有和天然组织非常相似的生物学、物理学特性，因而可以用作 3D 细胞培养基质。

 

在一定条件下，细胞外基质形成具有生物学活性的三维基质，模拟体内细胞基底膜的结构、组成、物理特性和功能，构建与体内细胞微环境类似的机械特性和生理环境，利于体外细胞的生长、分化等功能的实现。用细胞外基质建立 3D 细胞培养有多种使用方法，可以将细胞和细胞外基质混合，使其被包裹在细胞外基质形成的水凝胶中，也可以如三明治法将细胞夹在水凝胶中。

 

图 2. 基于支架的 3D 细胞培养：细胞外基质

 

应用广泛的细胞外基质为康宁 Matrigel，已发表了上万篇文献，用其培养的 3D 类器官，如脑类器官、肝脏类器官、肠道类器官、肿瘤类器官等，已发表在 Nature、Science、Cell 等顶级刊物，被 Nature Methods 评为 2017 年度技术之一。

 

图 3. 3D 培养的脑类器官 （Nature, 2013, 501(7467):373）

 

不依赖支架的 3D 细胞培养

 

贴壁细胞的天然特性就是易于聚集，并在有阻碍其贴附到培养底面时自发形成球体。常见的球体包括胚胎小体、乳腺球、肿瘤球、肝细胞球、神经球等。常见的制备 3D 细胞球的无支架方法有：超低吸附表面的微孔板、悬滴法、旋转培养和磁力悬浮法。

 

细胞球内部具有氧气、营养物质、代谢废物的浓度梯度，能够模拟固态组织的多个特性，是研究实体瘤发生和干细胞分化的重要 3D 生理模型。同时，相比更复杂的 3D 模型，细胞球可以很方便地通过光学、荧光、共聚焦显微镜或高内涵系统等进行成像分析，同时更容易实现大小均一的大规模细胞球培养，适用于高通量筛选。

 

图 4. 不依赖支架的 3D 细胞培养：超低吸附表面的微孔板

 

2. 如何进行 3D 细胞培养

 

首次着手进行 3D 细胞培养可能会很迷茫：文献中的方法很多，市面上的产品也不少，但是会不会做起来复杂，会不会很难成功，会不会成本很高？

 

今天小编就来安利一款简单好用的产品：康宁球形微孔板。该方法不依赖支架，提供了一种结果可靠、简便易行、兼容高通量筛选的 3D 培养方案。球形板具有独特设计的超低吸附表面，非常适合肿瘤细胞、干细胞、神经细胞等自发形成 3D 细胞球。孔的底部为 U 型，每一个孔仅形成一个细胞球。最重要的是，用该培养板无需特别的处理和培养过程，按照常规的细胞培养方法将细胞消化下来，直接接种到孔里，即可培养出 3D 细胞球。

 

康宁已经建立了多种 3D 细胞培养模型，如干细胞、神经细胞、肿瘤细胞、细胞共培养、3D 肿瘤免疫细胞治疗、高通量药物筛选等。如果您想深入学习 3D 培养技术，康宁生命科学还可以提供技术讲座、实验操作培训哦。

 

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图片来源：康宁