此外,一些研究已经报道了在 3D 环境中生长的细胞的基因和蛋白质表达谱与 2D 对应物相比的差异。此外,3D 培养条件下的表达谱被认为比 2D 细胞培养条件更具生理相关性。
3D 培养中的细胞事件与生理条件密切相似,与 2D 培养条件相比具有以下明显优势
3D 细胞培养技术的选择应取决于几个参数,包括细胞本身的性质(细胞系、原代细胞、组织来源),或研究的最终目的。在选择最适合的 3D 细胞培养技术之前,评估这些参数至关重要。
广义上讲,3D 细胞培养技术分为基于支架或不基于支架的技术。
基于支架的技术中,细胞在支持物存在的条件下生长。可以使用 2 种主要类型的支持物:
适用性:+++= 高;++= 中等;+= 低;= 不合适;+/-= 随支架组分而变化
无支架技术让细胞能够自组装形成名为球状体的非贴壁细胞聚集体。球状体通过分泌自身的细胞外基质并显示不同的营养物可利用性来模拟实体组织。基于无支架技术生长的球状体在大小和形状上是一致的,并且是用于高通量筛选的更好的体外细胞模型。从专门的平板到更集成的系统的各种平台,都可以用来生成球状体:这些技术的属性请见下表。
应用说明:利用新定义的无血清3D球状体培养基进行人前列腺和乳腺癌细胞系的癌症干细胞增殖。
实验方法指南:肿瘤干细胞成球实验方案。
适用性:适用性:+++= 高;++= 中等;+= 低;= 不适用
3D 细胞培养的发展有可能弥合体外和体内实验之间的差距。在需要获得反映体内状况的结果,且需避免使用动物相关的伦理顾虑时,体外处理细胞的便利性使得 3D 细胞培养技术越来越受到研究人员的欢迎,但选择合适的系统来开发 3D 细胞培养模型并不是一个简单的问题。
未来将会出现一些更加复杂和先进的技术,如3D 生物打印(3D 打印的一个分支,有助于打印生物材料和活细胞)。3D 生物打印技术避免了传统移植方法的第二个伤口部位,在皮肤移植等领域有广泛的医学应用。3D 生物打印的主要组件,如生物墨水、支架材料和生物材料,相对为科学界所熟知。通过配置这些组件的顺序和位置,可以在模拟生理环境的同时开发各种组织产品19。目前,该技术还处于早期阶段,但有可能发展成为药物发现和毒性研究不可或缺的工具。
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