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科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞微環(huán)境對(duì)其耐藥性、免疫逃逸以及藥物擴(kuò)散等具有至關(guān)重要的影響
閱讀：734 發(fā)布時(shí)間：2019/8/8 13:53:04
目前體外生物學(xué)評(píng)價(jià)大多是基于單層細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)而發(fā)展起來的，但真實(shí)生理環(huán)境中，細(xì)胞存在著緊密而豐富的三維相互聯(lián)系。因此，單層細(xì)胞評(píng)價(jià)方法無法準(zhǔn)確反映細(xì)胞真實(shí)微環(huán)境的生理活動(dòng)及其對(duì)外部刺激的響應(yīng)行為。特別是隨著腫瘤疾病的深入研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞微環(huán)境對(duì)其耐藥性、免疫逃逸以及藥物擴(kuò)散等具有至關(guān)重要的影響。目前體外腫瘤研究方法無法提供真實(shí)環(huán)境中的三維結(jié)構(gòu)特征，這將導(dǎo)致生理信號(hào)的缺失甚至獲得錯(cuò)誤的結(jié)果。因此，催生了體外培養(yǎng)三維球體的研究熱點(diǎn)。
三維細(xì)胞球模型的建立很好地填補(bǔ)了目前體外到體內(nèi)評(píng)價(jià)的鴻溝，它模擬了天然生理環(huán)境中固有代謝（養(yǎng)分、氧氣、代謝物）和增殖梯度，可追蹤藥物的擴(kuò)散路徑，是細(xì)胞研究的理想模型。該技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)腫瘤治療機(jī)制分析、藥物評(píng)價(jià)、干細(xì)胞分化和再生醫(yī)學(xué)均具有重要意義。
目前已有的用于制備三維細(xì)胞球的方法包括了使用低粘附的親水表面、基于旋轉(zhuǎn)攪拌的生物反應(yīng)器、磁操縱以及懸滴技術(shù)等。這些方法存在著培養(yǎng)周期長、剪切應(yīng)力破壞細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞球倒置無法原位觀察等問題。因此，亟待一種高效、安全和便于原位觀察的三維細(xì)胞球構(gòu)筑新方法。
基于該挑戰(zhàn)，同濟(jì)大學(xué)路慶華教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了題為“Durable Superamphiphobic Silica Aerogel Surfaces for the Culture of 3D Cellular Spheroids”的文章，提出了一種采用超雙疏表面構(gòu)筑正向培養(yǎng)細(xì)胞球的新方法。
這一研究成果公布在National Science Review雜志上，由同濟(jì)大學(xué)路慶華教授領(lǐng)導(dǎo)上海電機(jī)學(xué)院徐連儀老師和同濟(jì)大學(xué)陳雙雙博士后等人共同完成。
他們通過構(gòu)建力學(xué)性能優(yōu)異的含氟硅氣凝膠界面，獲得一種穩(wěn)定的超雙疏自清潔表面。這種表面能夠長期有效地阻擋細(xì)胞的粘附，同時(shí)限制細(xì)胞液的鋪展，在界面張力和重力的協(xié)同作用下，可在短時(shí)間內(nèi)完成體積可控細(xì)胞球的制備。所制備的三維細(xì)胞球可在界面上進(jìn)行長周期的在線觀察和研究評(píng)價(jià)。研究人員證明了其在組織融合、藥物評(píng)價(jià)、在線跟蹤等方面具有很好的應(yīng)用前景。
值得一提的是，這是一種正向培養(yǎng)技術(shù)，突破了傳統(tǒng)懸滴法在尺寸上的限制以及倒置細(xì)胞球觀察方面局限。該方法還有望于體外培養(yǎng)出復(fù)合細(xì)胞系的三維球體，再現(xiàn)細(xì)胞天然環(huán)境。而其超雙疏的界面特性又可實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用。循環(huán)過程十分簡單，僅需要移除原有培養(yǎng)基，無需任何處理。這一方法的出現(xiàn)將拓展三維細(xì)胞球評(píng)價(jià)的形式，為模擬腫瘤微環(huán)境、追蹤腫瘤發(fā)展過程、探究組織再生提供了新的思路和方法。
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