细胞的“阿凡达”世界 给它一个3D的家

　　

生物通报道，去年冬天，3D电影阿凡达风靡全球，细胞的世界其实也有3D的精彩，一个来自Houston医学研究中心的研究团队开发出一种3D细胞培养技术，相关成果文章公布在最新一期的Nature Nanotechnology上。

 

相比阿凡达的3D技术，在实验室用3D技术培养细胞简单得多，只要在培养皿中提供一个磁力，使得细胞悬浮在培养皿中就可以轻松获得，这样细胞在培养皿中的环境更像在组织中生长的环境。

 

传统细胞培养技术在模拟细胞体内生存环境方面做得还不够。3D细胞培养技术的发明就是为了在细胞培养过程中，为细胞提供一个更加接近体内生存条件的微环境。

 

文章的作者之一Tom Killian副教授表示，用3D细胞培养技术可使得细胞状态保持与在人体内生长的相似，这对药物筛选等研究具有重要的意义。如果说，我们可以提高药物筛选的可信度，只要提高10%，就能节省1亿美金的研发经费。

 

德克萨斯大学Anderson癌症中心的David H.Koch表示，在癌症研究中，3D技术显得更为关键，我们下一步的计划是将这些3D技术用于癌症方面的研究。

 

3D细胞培养技术为细胞提供一个更加接近体内生存条件的微环境，感觉就像“在家里一样”。该技术不仅仅应用于基于细胞的高通量药物筛选，还可以应用于医学中。

 

3D细胞培养，细胞生长更接近体内环境——感觉像“在家里一样”。因此，研究者通过3D培养技术从高通量筛选、毒物筛选及其它筛选中来获得接近体内真实情况的数据。

（生物通 小茜）

生物通推荐原文检索

Glauco R. Souza, Jennifer R. Molina, Robert M. Raphael, Michael G. Ozawa, Daniel J. Stark, Carly S. Levin, Lawrence F. Bronk, Jeyarama S. Ananta, Jami Mandelin, Maria-Magdalena Georgescu, James A. Bankson, Juri G. Gelovani, T. C. Killian, Wadih Arap & Renata Pasqualini. Three-dimensional tissue culture based on magnetic cell levitation. Nature Nanotechnology, 2010; DOI: 10.1038/nnano.2010.23

 

3D技术开发实例

美国俄亥俄州立大学的化学与生物分子工程学教授，Shang-Tian Yang博士已经使用3D细胞培养技术来培养包括人胚胎干细胞和结肠癌细胞在内的许多不同类型的人源细胞。他用来在体外模拟体内生长条件的基本材料是一种聚对苯甲酸乙二醇酯纤维——一种具有非降解、生物兼容性和非纺织的纤维材料。他的实验采用3D细胞培养技术的一个主要原因就是3D培养得到的细胞形态比2D培养的更加精确，并且细胞形态常常对细胞的功能（信号转导等）产生影响。Yang已经开始通过他的3D细胞培养系统来筛选抗癌药物。但是他也通过比较2D培养和3D培养的细胞对已知的抗结肠癌药物——5-氟尿嘧啶——的反应来检验他的3D培养系统的有效性。Yang说：“总的来讲，3D培养的细胞对药物的抗性更强，其部分原因在于细胞周期行为的差异，差异的细胞标记表达等等”。从这些实验中，他推断：一般来讲，3D培养细胞的药物反应更加接近体内的情况，因此，在此基础上的药物筛选也更加可靠。

 

伦斯勒理工学院(RPI)生物技术与跨学科研究中心的主任兼教授Jonathan Dordick博士用3D细胞培养作为先导优化的一种筛选工具，并将其用来对培养皿上代表人类不同器官的细胞进行药物潜在毒性的检测。Dordick一般在一种凝胶状的，生物兼容的并且使用方便的藻酸盐基质上进行细胞培养。藻酸盐之所以使用方便，就是在于研究者可以通过添加钙或者钡来调节它的凝胶化。而且，藻酸盐的使用使Dordick向培养基中添加生长因子成为可能；比如，在他的小组开始培养干细胞的时候，这个特征就显得很重要了。