聚焦3D细胞培养的新工具[选购宝典]

在研究细胞调控事件、测试药物和开展组织研究时，三维（3D）细胞培养系统为研究人员提供了一种宝贵的工具，有望更好地模拟体内环境。与传统的2D培养系统相比，3D培养创造了一种环境，让细胞能在各个维度与其他细胞接触并相互作用。尽管建立3D培养可能有点棘手，但有了下面的技巧和工具，从2D到3D的转化可能更加得心应手。

从2D到3D的转化

首先，你需要查查文献，看看哪种类型的3D培养最适合你的需求，以及哪种分析类型适合它们。赛默飞世尔的科学家Cindy Neeley建议全面检索实验设计和细胞类型的文献。提前规划可以让你避免很大的麻烦。“并非所有的细胞类型都适合无支架的3D培养系统，”她说。“有些细胞，如SW480，不能产生足够的粘附分子，也许不能有效地自发形成3D聚集体。另一方面，带有支架的3D培养系统可能限制了细胞的收获和分析。”

另一个需要考虑的因素是分析所用的时间，因为一些类型的分析是在传统的2D板上读取的。“这种分析需要的时间比较短，”3D Biomatrix的总裁Laura Schrader谈道。“一旦样本被转移到2D板上，3D细胞培养物将开始粘附，而生物学也开始发生变化。”

3D培养一直被认为比2D更累，但一些新的系统正在减少这种差异。例如，据Neeley介绍，赛默飞世尔的Nunclon Sphera 3D培养平台可以使用与2D培养相同的培养基、培养条件和显微镜，从而方便了转化。“在接种、培养、观察和收获细胞上，不需要多大变化，”她说。Lonza的产品经理Lubna Hussain也表示，许多标准的2D分析方法也能直接用在Lonza的RAFT™ 3D培养上，或只需稍稍修改。

支架还是球体？

一些基于支架的平台在细胞外基质或人工合成的支架材料上培养细胞。Lonza的RAFT™ 3D细胞培养系统使用I型胶原支架，以及专利的RAFT Absorbers，从而增加了胶原基质的密度。“如果与带有渗透性滤膜的培养小室结合使用，RAFT系统是生成屏障模型的理想工具，”Hussain表示。“RAFT系统已成功用于血脑屏障模型、肿瘤模型和角膜模型的开发。”

Lena Biosciences的SeedEZ 3D细胞培养系统特别适合药物筛选的应用。SeedEZ使用像纸一样的超细纤维支架，吸收加入的细胞悬浮液滴，并使细胞均匀分布在支架内。由于细胞嵌入在支架内，培养基更换以及添加或去除药物及分析试剂都不影响培养。这对于药物筛选而言很有用。通过叠加支架，研究人员也能建立多层的组织模型和共同培养。

球体（spheroids）也常用于3D培养系统。球体系统的优势在于没有支架材料，而支架有可能使下游分析变得复杂。赛默飞世尔的Nunclon™ Sphera微孔板鼓励细胞自发聚集形成细胞团，而不是附着在微孔板表面。所产生的球体可用于模拟癌症研究中肿瘤的形成，以及胚胎干细胞分化的研究。

了解赛默飞世尔的3D细胞培养工具

其他工具和分析

赛默飞世尔的细胞培养小室是一个多孔膜平台，适合表皮细胞的3D培养。“它实现了气液界面培养，促进了正常的分化和皮肤细胞的成熟，”Neeley表示。赛默飞世尔的另一个3D系统是UpCell™，这让研究人员能够堆叠细胞层而产生组织。UpCell已成功产生治疗眼部疾病所需的角膜组织，并产生心肌组织来修复受损的心脏。

适用于3D培养的现成分析也是重要的工具；这些包括Promega的CellTiter-Glo® 3D Cell Viability Assay，它可用于多种3D培养形式。Promega全球战略营销经理Terry Riss表示，他们修改了分析操作，使其适用于3D培养。“对于一些试剂配方，修改去污剂的含量受到限制，因为可能影响标记的稳定性，”Riss谈道，因此公司增加了更严苛的裂解过程。

避免潜在的陷阱

这里有一些技巧和注意事项，可以帮助你更顺利地从2D过渡到3D培养。

不同的组织厚度

3D培养通常有几层细胞那么厚，因此通常为2D单层细胞而设计的分析必须经过调整和验证。可能出现的问题是扩散障碍，检测探针或试剂可能更难穿透3D培养物，到达作用位点，因此需要调整浓度或时间。“对于那些之前未经3D验证过的2D分析，尤其如此，”Schrader说。

不同的细胞数量和生长习惯

在3D培养中，细胞的生长和表现会有所不同。这可能需要细胞滴定或时机的改变，当然，这取决于你的实验。“对于某些3D方法，需要的细胞数量比2D培养要多，”Hussain谈道。“有些细胞可能需要一些时间来适应从2D到3D的转化，它们一开始会长得慢一点。”

在第一次接种细胞时，细胞密度也很重要，但考虑到3D培养所需的体积较大，平常的2D条件可能需要修改。低的接种密度也可能会降低细胞之间的相互作用，影响细胞表型、倍增时间和增殖率。

研究人员和供应商还在不断测试和开发更好的细胞培养产品。尽管传统的2D培养可能满足了你的需求，但通过3D培养，你也许能开展更好的研究，获取更多的信息。

（作者：Caitlin Smith / 生物通编译）