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你知道嗎？3D培養(yǎng)研究腫瘤更具說服力哦~
閱讀：40 發(fā)布時(shí)間：2023-1-11
單層細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)為細(xì)胞和分子生物學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但是這種經(jīng)典的細(xì)胞體外培養(yǎng)模型與細(xì)胞真實(shí)的生長環(huán)境和生長方式還是有明顯的差異，3D細(xì)胞培養(yǎng)模型作為一種新的細(xì)胞培養(yǎng)方式，3D細(xì)胞培養(yǎng)模型能更好的模擬細(xì)胞在人體內(nèi)的生長環(huán)境。三維細(xì)胞培養(yǎng)可作為動物模型和二維培養(yǎng)模型之間的橋梁，廣泛應(yīng)用于腫瘤模型構(gòu)建、腫瘤細(xì)胞生理學(xué)研究以及腫瘤耐藥機(jī)制分析等的研究。
一、3D培養(yǎng)應(yīng)用于腫瘤微環(huán)境研究
低氧是腫瘤微環(huán)境的一個(gè)重要標(biāo)記。低氧誘導(dǎo)因子(HIFs)可通過調(diào)節(jié)下游腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)控制腫瘤細(xì)胞的遷移、侵襲和死亡，在腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生治療抗性過程中發(fā)揮重要作用。
APE1/Ref-1上調(diào)HIF-1α。碳酸酐酶9（CA9）可增強(qiáng)細(xì)胞存活能力，其表達(dá)具有HIF-1依賴性。在3D條件下，單獨(dú)培養(yǎng)的胰腺癌細(xì)胞（PDAC，包括Pa03C、10.05）分別用APE1/Ref-1抑制劑APX3330、APE1/Ref-1抑制劑APX3330+CA9抑制劑SLC-0111處理，培養(yǎng)后進(jìn)行觀察。用紅色熒光標(biāo)記胰腺癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)兩種抑制劑同時(shí)使用具有更好的腫瘤生長抑制效果，為提供新的思路。（圖1）
圖1
二、3D培養(yǎng)應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞增殖研究
3D 培養(yǎng)系統(tǒng)中細(xì)胞是非單層生長，其能生存更長時(shí)間且增殖率更慢。將TC-71尤文肉瘤細(xì)胞分別培養(yǎng)在2D單層和3D PCL支架中，發(fā)現(xiàn)在3D支架中，瘤細(xì)胞生長明顯減慢。該研究
突出了3D培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可用于接近真實(shí)生理狀態(tài)的細(xì)胞增殖研究。（圖2）
圖2
三、3D培養(yǎng)應(yīng)用于抗腫瘤藥物研究
2D藥物測試體系提供的信息有限，并往往具有誤導(dǎo)性。而動物模型飽受倫理學(xué)的爭議，3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)有望作為二者的橋梁，在提高細(xì)胞的藥物篩選和識別毒性及鑒定無效的物質(zhì)成分方面具有更大的潛力。
將不同乳腺癌細(xì)胞系A(chǔ)U565，SKBR3，hcc1569和 BT549分別培養(yǎng)在傳統(tǒng)的2D單層和lr ECM 3D基質(zhì)中，并分別給予、帕妥珠單抗（單克隆抗體靶向HER2），拉帕替尼（HER2和EGFR 雙重抑制劑），所有3D培養(yǎng)的細(xì)胞株都表現(xiàn)出了更強(qiáng)的藥物抵抗性，同時(shí)我們也觀察到在兩種培養(yǎng)條件下，每個(gè)細(xì)胞系對藥物的應(yīng)答反應(yīng)各不相同。（圖3）
圖3
傳統(tǒng)的2D培養(yǎng)技術(shù)在細(xì)胞與微環(huán)境的復(fù)雜交互作用方面存在諸多的局限性，隨著3D細(xì)胞培養(yǎng)的提出，更接近體內(nèi)真實(shí)的生長環(huán)境，在許多方面體外研究更接近動物模型。隨著3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，其在腫瘤藥物開發(fā)，深入理解腫瘤細(xì)胞生理，基因和蛋白表達(dá)及癌癥研究方面具有廣泛的前景和重要的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1] Logsdon DP, Grimard M, Luo M, et al. Regulation of HIF-1α under Hypoxia by APE1/Ref-1 Impacts CA9 Expression: Dual Targeting in Patient-Derived 3D Pancreatic Cancer Models [J], 2016,15(11):2722-2732.
[2] Eliza Li Shan Fong, Salah-Eddine Lamhamedi-Cherradi, Emily Burdett, et al. Modeling Ewing sarcoma tumors in vitro with 3D scaffolds [J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2013, 110(16): 6500–6505.
[3] Weigelt B, Lo AT, Park CC, et al. HER2 signaling pathway activation and response of breast cancer cells to HER2-targeting agents is dependent strongly on the 3D microenvironment[J]. Breast Cancer Res Treat, 2010, 122(1):35-43.
一、3D培養(yǎng)應(yīng)用于腫瘤微環(huán)境研究
低氧是腫瘤微環(huán)境的一個(gè)重要標(biāo)記。低氧誘導(dǎo)因子(HIFs)可通過調(diào)節(jié)下游腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)控制腫瘤細(xì)胞的遷移、侵襲和死亡，在腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生治療抗性過程中發(fā)揮重要作用。
APE1/Ref-1上調(diào)HIF-1α。碳酸酐酶9（CA9）可增強(qiáng)細(xì)胞存活能力，其表達(dá)具有HIF-1依賴性。在3D條件下，單獨(dú)培養(yǎng)的胰腺癌細(xì)胞（PDAC，包括Pa03C、10.05）分別用APE1/Ref-1抑制劑APX3330、APE1/Ref-1抑制劑APX3330+CA9抑制劑SLC-0111處理，培養(yǎng)后進(jìn)行觀察。用紅色熒光標(biāo)記胰腺癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)兩種抑制劑同時(shí)使用具有更好的腫瘤生長抑制效果，為提供新的思路。（圖1）
二、3D培養(yǎng)應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞增殖研究
3D 培養(yǎng)系統(tǒng)中細(xì)胞是非單層生長，其能生存更長時(shí)間且增殖率更慢。將TC-71尤文肉瘤細(xì)胞分別培養(yǎng)在2D單層和3D PCL支架中，發(fā)現(xiàn)在3D支架中，瘤細(xì)胞生長明顯減慢。該研究
突出了3D培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可用于接近真實(shí)生理狀態(tài)的細(xì)胞增殖研究。（圖2）
三、3D培養(yǎng)應(yīng)用于抗腫瘤藥物研究
2D藥物測試體系提供的信息有限，并往往具有誤導(dǎo)性。而動物模型飽受倫理學(xué)的爭議，3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)有望作為二者的橋梁，在提高細(xì)胞的藥物篩選和識別毒性及鑒定無效的物質(zhì)成分方面具有更大的潛力。
將不同乳腺癌細(xì)胞系A(chǔ)U565，SKBR3，hcc1569和 BT549分別培養(yǎng)在傳統(tǒng)的2D單層和lr ECM 3D基質(zhì)中，并分別給予、帕妥珠單抗（單克隆抗體靶向HER2），拉帕替尼（HER2和EGFR 雙重抑制劑），所有3D培養(yǎng)的細(xì)胞株都表現(xiàn)出了更強(qiáng)的藥物抵抗性，同時(shí)我們也觀察到在兩種培養(yǎng)條件下，每個(gè)細(xì)胞系對藥物的應(yīng)答反應(yīng)各不相同。（圖3）
圖3
傳統(tǒng)的2D培養(yǎng)技術(shù)在細(xì)胞與微環(huán)境的復(fù)雜交互作用方面存在諸多的局限性，隨著3D細(xì)胞培養(yǎng)的提出，更接近體內(nèi)真實(shí)的生長環(huán)境，在許多方面體外研究更接近動物模型。隨著3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，其在腫瘤藥物開發(fā)，深入理解腫瘤細(xì)胞生理，基因和蛋白表達(dá)及癌癥研究方面具有廣泛的前景和重要的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1] Logsdon DP, Grimard M, Luo M, et al. Regulation of HIF-1α under Hypoxia by APE1/Ref-1 Impacts CA9 Expression: Dual Targeting in Patient-Derived 3D Pancreatic Cancer Models [J], 2016,15(11):2722-2732.
[2] Eliza Li Shan Fong, Salah-Eddine Lamhamedi-Cherradi, Emily Burdett, et al. Modeling Ewing sarcoma tumors in vitro with 3D scaffolds [J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2013, 110(16): 6500–6505.
[3] Weigelt B, Lo AT, Park CC, et al. HER2 signaling pathway activation and response of breast cancer cells to HER2-targeting agents is dependent strongly on the 3D microenvironment[J]. Breast Cancer Res Treat, 2010, 122(1):35-43.