Informacja

Model komórkowy 3D

Model komórkowy 3D


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Uczę się biologii na własną rękę i dość trudno jest zrozumieć wszystkie procesy zachodzące w komórce od strony chemii i fizyki, aw niektórych przypadkach nie ma sensu wprowadzać złożoności zamiast abstrakcji.

Ciekawi mnie tylko, czy mamy jakieś projekty open-source, które zapewniają modele programów 3D komórki? Mam na myśli nie tylko model badawczy, który pokazuje organelle komórkowe i ich nazwy, ale chcę czegoś, co pokazuje prawdziwe procesy komórkowe, takie jak (1x1 lub bliski temu) prawdziwy model żywej (w programie) komórki z pewnymi rodzajami poziomów abstrakcji.


Nie kompletnej komórki, która poważnie przeciążałaby nawet najpotężniejsze oprogramowanie/sprzęt do animacji, jakie można zbudować, nie wspominając o lukach w naszym zrozumieniu komórki. Zrozumienie komórki wyłącznie poprzez chemię jest możliwe, jeśli trochę masochistyczne, prędzej czy później będziesz musiał podejść do niej z innego kierunku, aby uzyskać pełny obraz. W nowoczesnej komórce jest tak wiele złożoności, że prędzej czy później trzeba zacząć przyglądać się pojawiającym się cechom. Nie wierz mi, sprawdź ten wykres tylko typowych szlaków metabolicznych w ludzkiej komórce, wyglądasz na 3,5 miliarda lat pazurów, zapierającej dech w piersiach elegancji, potworności rube goldberg i rozwiązań z kaczki, wszystko ułożone i splątane ze sobą, niechlujne nie zaczyna tego opisywać.

Ale jest kilka miejsc tworzących modele poszczególnych procesów, modelujących każdy pojedynczy atom. Pozwolą one przynajmniej zrozumieć chemię składników.

www.dnalc.org koncentruje się na kwasach nukleinowych i ich interakcjach.

Ich praca związana jest z programem biowizje Harvardu, który wykorzystuje XVIVO. co jest podejściem znacznie bardziej surowym, ale na większą skalę i może być najbardziej zbliżone do tego, czego chcesz.

Cambridge MRC oferuje bardziej zróżnicowaną selekcję z lepszą wizualizacją rzeczywistych interakcji chemicznych.

Swissmodel przez Szwajcarski Instytut Bioinformatyki koncentruje się na modelowaniu białek i posiada darmowy program i bazę danych.

Istnieje nawet baza danych wikipedii Protepedia

Obraz z animacji www.dnalc.org

Jestem pewien, że inni na stronie mogliby wymienić tuzin innych takich programów/baz danych.


Pełna funkcja komórki jest czymś, co wciąż jest poza naszą obecną wiedzą i zrozumieniem. Pozostaje wiele luk, które uniemożliwiają nam zbudowanie tak kompletnego modelu, a także zaprojektowanie sztucznego obiektu, który odtwarzałby jakąś podstawową funkcję żywej komórki.


Modele 3D hodowli komórek: farmakokinetyka leków, ocena bezpieczeństwa i kwestie regulacyjne

Testy niekliniczne posłużyły jako podstawa do oceny potencjalnych zagrożeń i skuteczności nowych badanych leków u ludzi. Jednak obecne dwuwymiarowe (2D) systemy hodowli komórkowych in vitro nie są w stanie dokładnie zobrazować i symulować bogatego środowiska i złożonych procesów obserwowanych in vivo, podczas gdy badania na zwierzętach wykazują znaczne wady w postaci dziedzicznych różnic gatunkowych i niskiej wydajności przy zwiększonych wymaganiach. Aby poprawić niekliniczne przewidywanie bezpieczeństwa i skuteczności leków, naukowcy nadal opracowują nowe modele do oceny i promowania stosowania ulepszonych testów komórkowych i narządowych w celu dokładniejszego odwzorowania podatności człowieka na reakcję na lek. Między innymi trójwymiarowe (3D) modele hodowli komórek prezentują fizjologicznie istotne mikrośrodowisko komórkowe i oferują wielką nadzieję w ocenie rozmieszczenia leków i farmakokinetyki (PK), które wpływają na bezpieczeństwo i skuteczność leku już na wczesnym etapie opracowywania leku. Obecnie istnieje wiele różnych typów systemów hodowli 3D, od prostych sferoidów do bardziej skomplikowanych organoidów i organów na chipach, a także od statycznych modeli 3D typu pojedynczej komórki do modeli 3D wspólnej hodowli komórek wyposażonych w mikroprzepływową kontrolę przepływu, a także hybrydowe systemy 3D łączące kulturę 2D z biomedycznymi systemami mikroelektromechanicznymi. Ten artykuł zawiera przegląd aktualnych zastosowań i wyzwań związanych z systemami hodowli 3D w ocenie farmakokinetyki leków, bezpieczeństwa i skuteczności oraz przedstawia ukierunkowaną dyskusję i perspektywy regulacyjne dotyczące modeli komórkowych 3D opartych na wątrobie, jelitach, nerkach i neuronach.

© 2021 Autorzy. Clinical and Translational Science opublikowanej przez Wiley Periodicals LLC w imieniu Amerykańskiego Towarzystwa Farmakologii Klinicznej i Terapeutyki. Ten artykuł został napisany przez pracowników rządu USA, a ich praca jest w domenie publicznej w USA.


Modele kultury organotypowej 3D

Zdolność do pomiaru wyników działania leku lub związku terapeutycznego w systemie modelowym in vitro, który odzwierciedla stan chorobowy lub funkcję narządów ze środowiska in vivo, jest „świętym Graalem” dla naukowców do badania odpowiedzi komórkowych ex vivo. Próbując to osiągnąć w ciągu ostatnich kilku lat, innowacyjne podejścia, nowsze techniki i procesy stworzyły metodologie generowania modeli kultur organotypowych (OCM) ex vivo, które są żywotne w kulturze przez dłuższy czas i wyrażają zarówno cechy fenotypowe, jak i genotypowe występujące w żywy.

OCM, często określane jako sferoidy, mają wyraźną zdolność do samoorganizacji w obecności innych typów komórek (np. fibroblastów) i składników mikrośrodowiska, takich jak macierz zewnątrzkomórkowa (ECM) (2-4). Wyzwaniem w przypadku wielu modeli OCM używanych z HCI jest ich umiejscowienie i lokalizacja w zagłębieniu mikropłytki.

Zazwyczaj OCM są luźno przymocowane do powierzchni mikropłytki lub w zawiesinie, a zatem mają tendencję do przemieszczania się w dołku przed lub podczas akwizycji i analizy obrazu. Gdy hodowane są osadzone w ECM, OCM zazwyczaj tworzą się w niejednorodnych rozmiarach i kształtach od studzienek do studzienek w większości formatów mikropłytek, co stwarza dodatkowe wyzwania podczas pozyskiwania i analizy obrazów.

Niezależnie od zastosowanego systemu modelowania komórek 3D, podczas opracowywania i walidacji testu ważne będzie wykazanie powtarzalności eksperymentu przy użyciu analizy danych i narzędzi informatycznych w celu wygenerowania wyników statystycznych wykazujących powtarzalność i solidność (5).


Modele

Poznaj środowiska tkankowe dzięki solidnym modelom rusztowań syntetycznych.

Poznaj środowiska tkankowe dzięki solidnym modelom rusztowań syntetycznych.

Dowiedz się więcej o środowiskach modeli sferoidalnych.

Dowiedz się więcej o środowiskach modeli sferoidalnych.

Dowiedz się więcej o środowiskach modeli Organoid.

Dowiedz się więcej o środowiskach modeli Organoid.


Korzyści z używania modeli komórek 3D w odkrywaniu leków

Ponieważ naukowcy badali strategie terapeutyczne dla bardziej złożonych i niejednorodnych chorób, zapotrzebowanie na modele bardziej istotne fizjologicznie nigdy nie było większe. Naukowcy coraz częściej szukają trójwymiarowych kultur komórkowych, sferoidów, organoidów i mikrotkanek, aby wypełnić lukę między hodowlami komórek 2D a in vivo modele zwierzęce.

Niedawno rozmawialiśmy z dr Karin Boettcher, Associate Product Manager Cellular Imaging & Analysis w firmie PerkinElmer, aby omówić, w jaki sposób modele 3D można zastosować do odkrywania leków. Karin podkreśla wpływ, jaki te modele wywierają w terenie, i udziela wskazówek, jak zapewnić spójność i powtarzalność modeli komórek 3D.

Laura Mason (LM): Czym jest hodowla komórek 3D i jak można zastosować modele 3D w dziedzinie odkrywania leków?

Karin Boettcher (KB): Hodowla komórkowa jest niezbędną techniką generowania dużej liczby komórek dla szerokiego zakresu in vitro aplikacje, takie jak przesiewanie o wysokiej przepustowości. Klasycznie komórki są używane w mikropłytkach, gdzie rosną jako przylegające monowarstwy lub dwuwymiarowe hodowle komórkowe. W hodowli komórkowej 3D zamiast rosnąć jako warstwa, komórki są hodowane w trójwymiarowym kształcie w matrycy żelowej lub w postaci sferoidów lub organoidów. Hodowle 3D mogą być wykorzystywane jako systemy modelowe w wielu aplikacjach w całym procesie odkrywania leków, w tym identyfikacji i walidacji celów, optymalizacji leadów, selekcji kandydatów lub podczas opracowywania testu, aby podejmować świadome decyzje dotyczące wysokoprzepustowych strategii przesiewowych. Modele komórek 3D mogą być również wykorzystywane w kontekście badawczym, m.in. w medycynie regeneracyjnej, biologii rozwoju, badaniach nad rakiem i toksykologii.

LM: Jakie są kluczowe zalety korzystania z modeli 3D w porównaniu z innymi dostępnymi modelami? Czy są jakieś konkretne przykłady, którymi mógłbyś się podzielić, pokazujące te korzyści?

KB: Naukowcy coraz częściej szukają trójwymiarowych kultur komórkowych, sferoidów, organoidów i mikrotkanek, aby wypełnić lukę między hodowlami komórek 2D a in vivo modele zwierzęce. Modele komórek 3D zapewniają bardziej istotne fizjologicznie warunki niż hodowle komórek 2D, ponieważ ściśle naśladują mikrośrodowisko, interakcje międzykomórkowe i procesy biologiczne, które zachodzą in vivo. Ponadto wykazują wyższy stopień zróżnicowania morfologicznego i funkcjonalnego – ponownie, podobnie jak in vivo cechy komórki.

LM: Czy mógłbyś nam opowiedzieć o niektórych wyzwaniach związanych z używaniem modeli 3D?

KB: Odtwarzalne wysiewanie komórek i niezawodne formowanie mikrotkanek 3D o podobnej wielkości jest niezbędne do uzyskania solidnych i powtarzalnych wyników, zwłaszcza gdy integrujesz modele 3D z przepływami pracy o wysokiej przepustowości. Generowanie spójnych, odtwarzalnych modeli komórek 3D może być problematyczne.

Jeśli analizujesz swój model komórki 3D przy użyciu metody obrazowania wysokiej zawartości, wysokiej jakości obrazy są kluczowym warunkiem sukcesu, a przechwytywanie tych obrazów może być szczególnie trudne w przypadku dużych, grubych struktur 3D, takich jak sferoidy.

Ponadto w teście o dużej zawartości dąży się do przechwytywania obrazów o bardzo wysokiej rozdzielczości w celu analizy drobnych szczegółów subkomórkowych, ale uzyskanie wszystkich tych informacji podczas pracy z próbkami komórek 3D może spowolnić i niewątpliwie zwiększ ilość generowanych danych obrazowania. Obsługa ogromnych ilości danych generowanych przez obrazowanie i analizę modeli komórek 3D może być wyzwaniem.

LM: Jak badacze są w stanie sprostać tym wyzwaniom?

#1: Rosnące spójne modele komórek 3D

Istnieje kilka sposobów tworzenia spójnych modeli komórek 3D.

W handlu dostępne są specjalistyczne mikropłytki z zaawansowanymi powłokami powierzchniowymi, na których można hodować sferoidy. Na przykład popularną metodą jest stosowanie mikropłytek o ultra-niskiej przyczepności (ULA). Jest to idealne rozwiązanie, jeśli potrzebujesz prostej i ekonomicznej metody na hodowanie jednolitych sferoid. Syntetyczna powłoka płytki zapewnia zmniejszoną adhezję między komórkami a płytką, co zazwyczaj sprzyja równomiernemu tworzeniu się pojedynczych sferoid.

Inne metody generowania sferoidów 3D lub wspomagania struktur systemów modelowania komórek 3D obejmują agarozę, hydrożele, rusztowania lub nawet kombinację tych substratów z czynnikami wzrostu. Istnieją również fizyczne metody formowania sferoid 3D, które obejmują układy grawitacyjne lub „wiszące krople”, biodrukowanie i nanocząstki magnetyczne.

Posiew komórek, transfer mikrotkanek i wymianę pożywki można niezawodnie przeprowadzić przy użyciu automatycznych ręcznych urządzeń do pipetowania, ale nie jest to praktyczne, gdy do badań o wysokiej przepustowości potrzebna jest duża liczba sferoidów. W takim przypadku zautomatyzowana obsługa cieczy może zapewnić większą wydajność i powtarzalne wyniki.

#2: Uzyskiwanie obrazów wysokiej jakości

W przypadku podejść do analizy wysokiej zawartości, systemy obrazowania konfokalnego wirującego dysku zapewniają najlepszy stosunek sygnału do szumu i najwyższą rozdzielczość X, Y i Z, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej przepustowości akwizycji. Ponadto, dzięki konfokalnemu systemowi obrazowania wysokiej zawartości, który łączy wzbudzenie laserowe z dwoma lub czterema kamerami, obrazy są uzyskiwane z bardzo dużą liczbą klatek na sekundę przy minimalnym oświetleniu próbki. Zmniejsza to fotouszkodzenia, dzięki czemu idealnie nadaje się do obrazowania modeli komórek 3D, gdy wymaganych jest wiele ramek i kanałów fluorescencyjnych.

Aby obrazować głęboko w strukturach 3D, możesz użyć obiektywów zanurzeniowych w wodzie, które mają wyższe apertury numeryczne, co pozwala na uchwycenie do czterech razy więcej światła i zapewnia wyższą rozdzielczość w X, Y i Z niż porównywalne obiektywy powietrzne. Co więcej, obiektywy zanurzone w wodzie mają mniejszą głębokość ogniskową, a zatem zmniejszają ilość zanieczyszczającego światła i tła w porównaniu z obiektywami powietrznymi.

#3: Minimalizacja czasu obrazowania i objętości danych

Często w testach obrazowania wykorzystujących modele 3D lub mikrotkanki interesuje Cię tylko część całego obszaru dołka (w którym znajduje się model 3D). W idealnym przypadku chcesz tylko uzyskać dane o wysokiej rozdzielczości z tego regionu i nie tracić czasu na przechwytywanie danych z pozostałej części odwiertu.

Dzięki inteligentnej technologii akwizycji obrazów PreciScan firmy PerkinElmer (składnik naszego oprogramowania Harmony do obrazowania i analizy wysokiej zawartości obrazu) można precyzyjnie celować w obszary zainteresowania w niskiej rozdzielczości, a następnie obrazować tylko model komórki 3D w wysokiej rozdzielczości. To znacznie skraca czas akwizycji i analizy, a także zmniejsza ilość danych potrzebnych do analizy i zarządzania.

LM: Jak naukowcy mogą jak najlepiej wykorzystać trójwymiarowe kultury komórkowe?

KB: Jako badacz mógłbyś spędzić miesiące lub lata, opracowując odpowiedni model komórki do swoich badań. Aby jak najlepiej wykorzystać hodowle komórek 3D, sugerujemy podejście do obrazowania i analizy wysokiej zawartości, aby zmaksymalizować zwrot z inwestycji.

Zaleca się analizowanie obrazów w 3D, a nie w 2D lub 2,5D (projekcja o maksymalnej intensywności), ponieważ metody te pomijają takie rzeczy, jak rozmieszczenie typów komórek w hodowlach komórkowych 3D, różnice przestrzenne między zewnętrzną i wewnętrzną warstwą sferoidalną oraz różnice w cechach morfologii subkomórkowej. Badacze mają tendencję do unikania analizy objętościowej 3D, ponieważ jest ona trudna, nieporęczna i nie ma dostępnych spójnych, zintegrowanych rozwiązań do analizy obrazu. Teraz jednak, dzięki rozwiązaniom takim jak oprogramowanie Harmony 4.8 firmy PerkinElmer, można segmentować i określać ilościowo objętość i morfologię w 3D, lepiej wizualizować i rozumieć relacje przestrzenne, a także przyspieszać akwizycję i analizę obrazów 3D.

Aby jak najlepiej zrozumieć model komórki 3D w zastosowaniach do odkrywania leków, pełna trójwymiarowa analiza wolumetryczna w celu walidacji i identyfikacji celów, optymalizacji odprowadzenia, wyboru kandydatów lub selektywnych metod badań przesiewowych jest kluczem do podejmowania świadomych decyzji dotyczących strategii badań przesiewowych.

Karin Boettcher rozmawiała z Laurą Elizabeth Mason, autorką artykułów naukowych w sieciach technologicznych


Podejście do hodowli komórek 3D do badania zapalenia nerwów

Tło: Choroby neurodegeneracyjne są bardzo złożone, co sprawia, że ​​trudno je modelować w hodowli komórkowej. Stwierdzono, że wszystkie typy komórek mózgowych wywierają wpływ na patogenezę, a na postęp choroby prawdopodobnie ma wpływ wzajemne oddziaływanie między różnymi typami komórek. Zaawansowane badanie konsekwencji interakcji między różnymi typami komórek na poziomie komórkowym wymaga trójwymiarowych (3D) systemów kokultury.

Nowa metoda: Mysie nerwowe komórki macierzyste różnicowano w populacje o mieszanej linii neuronalnej w hodowli 3D. Zaszczepiając te zróżnicowane kultury mikroglejem z mózgu dorosłego, stworzyliśmy trójwymiarowy model ex-vivo mysiej tkanki mózgowej zasiedlonej mikroglejem.

Wyniki: Monitorowanie infiltracji mikrogleju eksprymującego GFP do trójwymiarowych kultur linii neuronalnych wykazało populację w całej tkance i założenie rozgałęzionej homeostatycznej morfologii przez mikroglej. Wspólne hodowle wykazały dobrą długowieczność i funkcjonalnie reagowały na bodźce zewnętrzne.

Porównanie z istniejącymi metodami: Wcześniej stosowaliśmy dwuwymiarowe kultury przylegające do modelowania interakcji komórka-komórka między mikroglejem a komórkami linii neuronalnej. Chociaż mikroglej dobrze integruje się z tymi kulturami i wykazuje przenikanie międzykomórkowe, wiadomo, że przylegająca kultura może zmienić ich stan aktywacji, a zatem system 3D lepiej reprezentuje komunikację w sieci komórek neuronalnych i pomocniczych.

Wnioski: Nasz system oferuje prosty i efektywny czasowo sposób modelowania tkanki mózgowej myszy 3D, która reaguje na zewnętrzne bodźce neurozapalne. Umożliwia nie tylko badanie interakcji międzykomórkowych w żywej tkance, ale dodatkowo umożliwia badanie zmian w obrębie dowolnego dostępnego genotypu myszy.

Słowa kluczowe: Kokultura 3D Mikroglej Nerwowa komórka macierzysta Neurodegeneracja Neurozapalenie Neurosfera Organoid.


Kultura komórkowa 3D: przegląd aktualnych technik

W ciągu ostatniej dekady głównym celem wysiłków w zakresie odkrywania leków było włączenie in vitro testowanie modeli, które lepiej naśladują warunki in vivo występujące u pacjenta docelowego. Pierwszym krokiem było odejście od testów biochemicznych z zastosowaniem oczyszczonego celu leku na rzecz podejścia opartego na komórkach, które wykorzystywało nadekspresję celu leku w powszechnych liniach komórek gospodarza, takich jak CHO i HEK-293. Poszukiwanie większego znaczenia fizjologicznego rozpoczęło się od wykorzystania komórek pierwotnych, najlepiej ludzkich, jeśli ich podaż była wystarczająca, oraz poleganie na endogennej ekspresji celu leku, jeśli technologia wykrywania jest wystarczająco czuła. Duży procent tych typów komórek, które są naturalnie przylegające, umożliwił proste procesy hodowlane, w których komórki wysiano do powlekanych studzienek mikropłytki, inkubując mikropłytkę, aby zachęcić komórki do przyczepienia się w dwuwymiarowej (2D) monowarstwie przed wykonaniem przepisanego testu. Zapewniając wstępne ulepszenia w stosunku do biochemicznych i unieśmiertelnionych linii komórkowych, wiele dowodów potwierdza teraz rzeczywistość, że hodowanie komórek w ten dwuwymiarowy sposób jest często problematyczne i jest stosunkowo słabym modelem warunków i zachowań in vivo. Stosując model 2D, wskaźniki ścierania kandydatów na leki na raka wynosiły około 95% 1 , wynikające z: in vitro wartości skuteczności leków, które nie przełożyły się na klinikę, a także nieprzewidziane problemy z toksycznością. Tylko w 2011 roku z około 900 terapii przeciwnowotworowych w badaniach klinicznych lub w przeglądzie Federalnej Agencji Leków 2 , tylko dwanaście uzyskało aprobatę 3 , co spowodowało utratę setek milionów dolarów, które zostały wydane na badania przedkliniczne i kliniczne. Przyczyny tych niedoborów można doszukiwać się w konwencjonalnych warunkach 2D, w których tracone są składniki macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), interakcje komórka-komórka i komórka-macierz, ważne dla różnicowania, proliferacji i funkcji komórkowych in vivo4.

Rysunek 1. Mikrośrodowisko guza 5 .

Równoległe badania wskazują również, że tradycyjne metody hodowli komórek 2D mogą nie naśladować dokładnie środowiska 3D in vivo, w którym znajdują się komórki rakowe (ryc. 1), ponieważ środowisko 2D nie pozwala na obszary niedotlenienia, heterogeniczne populacje komórek (w tym komórki zrębowe), różne strefy proliferacji komórek (spoczynek vs replikacja), wpływy ECM, gradienty sygnału rozpuszczalnego oraz zróżnicowany transport składników odżywczych i odpadów metabolicznych 6 (Rysunek 2). W rezultacie nienaturalne środowisko 2D może dostarczać niedokładnych danych dotyczących przewidywanej odpowiedzi komórek rakowych na chemioterapeutyki7.

Rysunek 2. Schemat trzech regionów mikrośrodowiskowych w centralnie martwiczym guzie. Guz samoistny może składać się z wielu takich ognisk martwiczych. Zmniejszająca się wielkość różnych parametrów fizjologicznych jest wskazywana jako +++, ++, +, +/- i - 6 .

Dodatkowe badania pokazują, że poszczególne cele leków mogą nie być wyrażane lub poziom sygnalizacji komórkowej może nie być równoważny z poziomem stwierdzonym in vivo, wpływając tym samym na wyniki eksperymentów. Rzeczywiście, badanie naukowe wykazało, że w komórkach czerniaka poziom 106 genów był regulowany w górę, a 73 geny w dół przy użyciu modeli guzopodobnych w porównaniu z wyjściową ekspresją jednowarstwowych hodowli komórkowych 2D tych samych komórek 8 . Interesujące jest to, że geny, których ekspresja w modelu 3D stwierdzono, że są one regulowane w górę, również w nowotworach.

Wiele z tych samych obaw związanych z wykorzystaniem hodowli komórek 2D do tworzenia dokładnych modeli guza rozciąga się również na badania toksyczności wątroby.Chociaż złoty standard dla badań toksyczności ksenobiotyków obejmuje badania in vivo na zwierzętach, rosnące obawy dotyczące dobrostanu zwierząt, a także słaba zgodność wyników badań na zwierzętach z fenotypami chorób obserwowanymi w heterogenicznych populacjach in vitro metoda testowania priorytet 9,10 . Chociaż unieśmiertelnione linie komórkowe pochodzące z wątroby upraszczają procedury i eliminują potrzebę testowania na całych zwierzętach, profil ekspresji genów zaangażowanych w metabolizm fazy I i fazy II nie koreluje dobrze z profilem obserwowanym w tkance wątroby11. Hodowle pierwotnych hepatocytów zapewniają poziom funkcjonalności znacznie bliższy temu obserwowanemu in vivo, ale komórki te są problematyczne, gdy stosuje się je in vitro. W tradycyjnych warunkach hodowli 2D komórki ulegają odróżnicowaniu, gwałtownie obniżają ekspresję enzymów cytochromu P450 i ostatecznie tracą żywotność 12 .

Bogactwo badań podkreślających ograniczenia hodowli komórek 2D, zarówno jako modeli nowotworu in vivo, jak i wątroby, wskazuje na potrzebę opracowania nowych modeli komórkowych w metodach badawczych. Zapotrzebowanie to można spełnić poprzez przyjęcie modeli komórek 3D, ponieważ hodowane komórki 3D wykazują cechy bliższe złożonym warunkom in vivo 13 . Zalety włączenia hodowanych komórek 3D, w porównaniu z modelami hodowli 2D, do oceny kandydatów na leki mogą obejmować: (1) gradienty tlenu i składników odżywczych, (2) zwiększone interakcje komórka-komórka i komórka-ECM, (3) brak -jednolita ekspozycja komórek w strukturze 3D na badaną cząsteczkę, (4) różne strefy proliferacji komórek oraz (5) wpływ komórek zrębu specyficznego dla danego miejsca na mikrośrodowisko guza5. Badania pokazują, że komórki nowotworowe określonych linii komórkowych, oceniane w formacie 3D, są mniej wrażliwe na środki przeciwnowotworowe niż gdy te same komórki są hodowane w formacie 2D 14 . Jednak inne badania pokazują, że różne linie komórkowe, wykorzystujące inną technologię 3D, wykazują odwrotny efekt 15 . Odkrycia te podkreślają, w jaki sposób wykorzystanie hodowli komórek 3D w badaniach nad rakiem może dostarczyć kluczowych informacji na temat aktywności leków in vivo, które mogą zostać przeoczone, jeśli ograniczają się tylko do modeli hodowli komórek 2D. Ponadto można wyjaśnić mechanizmy zaangażowane w tworzenie tych różnic, takie jak zmiany szlaków sygnałowych lub przesunięcie zależności od celu w systemie 3D w porównaniu z komórkami hodowanymi metodami 2D.

Kiedy komórki rosną w żelach przypominających błonę podstawną, następuje wzajemna integracja szlaków sygnałowych16. Sferoidy 3D A549 wykazują stale wysoki poziom wydzielania IL-6 i IL-8 w porównaniu z ich jednowarstwowymi odpowiednikami. Doniesiono o zwiększonym odkładaniu macierzy zewnątrzkomórkowej dla lepszej ekspresji biomarkerów przy użyciu systemów hodowli 3D17. Przeanalizowano również różnicowanie mezenchymalnych komórek zrębu do chondrocytów przy użyciu modelu 3D kwasu hialuronowego (HA). Stwierdzono, że receptory komórkowe mogą lepiej oddziaływać z HA i wpływać na różnicowanie komórek. Różne czynniki, w tym biologicznie funkcjonalne mikrośrodowisko, chemia materiałowa, interakcje komórkowe i właściwości mechaniczne wzmacniały chondrogenezę 18 .

Podobne wyniki do tych obserwowanych w modelach guzów 3D obserwuje się również podczas włączania hodowli komórek 3D do badań hepatotoksyczności. Wu i in. zaobserwowali, że hepatocyty szczura hodowane w 3D zachowują bardziej zróżnicowany stan w porównaniu z hodowlą jednowarstwową19. W ciągu pięciodniowego okresu inkubacji wykryto również szybkie spadki ekspresji CYP1A2 i -1A1 przy użyciu tradycyjnej jednowarstwowej hodowli mysich hepatocytów 2D w porównaniu z niezmiennie wysokimi poziomami przy użyciu modelu 3D20. Oceny długoterminowe przeprowadzili Kratschmar i wsp., oceniając hepatocyty szczura utrzymywane przez 25 dni metodą dwuwymiarowej hodowli kanapkowej lub współhodowli 3D. Wysoką ekspresję Nrf2-, jak również genów zależnych od glukokortykoidów, zaobserwowano przy użyciu metody hodowli 3D, podczas gdy hepatocyty 2D wykazywały szybki spadek, po którym następowała konsekwentnie niska ekspresja obu zestawów genów 21 .

Modele 3D hodowli komórek

Obecnie istnieje wiele różnych technik hodowli komórek w strukturach 3D. Można je podzielić na dwie główne kategorie oparte na rusztowaniach i nieoparte na rusztowaniach i obejmują następujące indywidualne technologie:

Oparte na rusztowaniu

  • Rusztowania polimerowe twarde
  • Rusztowania biologiczne
  • Mikropłytki z mikrowzorami

Nie oparty na rusztowaniu

  • Wiszące mikropłytki z kroplami
  • Mikropłytki sferoidalne z powłoką Ultra-Low Attachment (ULA)
  • Mikroprzepływowa hodowla komórek 3D

Kultura komórkowa 3D oparta na rusztowaniu

Modele 3D guzów i tkanek można tworzyć poprzez hodowanie komórek na prefabrykowanych rusztowaniach lub matrycach, zaprojektowanych do naśladowania ECM in vivo. Komórki przyczepiają się, migrują i wypełniają szczeliny w rusztowaniu, tworząc kultury 3D22. Rusztowania służą jako fizyczny system podparcia dla in vitro hodowli komórek, a także okazały się obiecujące w zastosowaniu do regeneracji tkanek in vivo, ponieważ mają potencjał do odtworzenia naturalnego środowiska fizycznego i strukturalnego żywej tkanki 23 . Istnieje wiele konfiguracji geometrycznych powszechnie stosowanych polimerów, w tym polistyrenu (PS) i polikaprolaktonu (PCL). Jak widać na rysunku 3, obejmują one porowaty dysk (3A), elektrowirowanie (3B) i nawarstwianie ortogonalne (3C).

Rysunek 3. (A) Porowaty dysk (zdjęcie dzięki uprzejmości James Weaver and Mooney lab, HSEAS i Wyss Institute) (B) Electrospun (zdjęcie dzięki uprzejmości The Electrospinning Company, Ltd.) i (C) Nakładanie warstw ortogonalnych (zdjęcie dzięki uprzejmości 3D Biotek, LLC) geometryczne konfiguracje polimerowych rusztowań 3D.

Polimerowe twarde rusztowania są włączone do dwóch odrębnych obszarów badawczych, medycyny regeneracyjnej i badań przedklinicznych in vitro testowanie. W pierwszym przypadku komórki hoduje się na rusztowaniu w celu ostatecznego przeszczepu in vivo w celu zastąpienia tkanki zwyrodnieniowej lub zmienionej. Obecnie rusztowania są wykorzystywane do inżynierii tkanki kostnej, chrzęstnej, więzadłowej, skórnej, naczyniowej, nerwowej i mięśni szkieletowych 24 . W szczególności Ge i wsp. opracowali metodę drukowania 3D z wykorzystaniem kopolimeru laktydu i glikolidu, który wspomagał proliferację i różnicowanie osteogenne osteoblastów 25 . Ocena skuteczności regeneracji kości wykazała, że ​​tworzenie i dojrzewanie nowej tkanki kostnej zachodziło na rusztowaniu w ciągu 24 tygodni.

Do badań przedklinicznych in vitro testując, komórki hoduje się na rusztowaniu wyłącznie w celu modelowania guzów lub tkanki w warunkach laboratoryjnych. Po uformowaniu rusztowań przycina się je do średnicy, która pasuje do odpowiedniego naczynia testowego, zazwyczaj płytek Petriego lub dołka mikropłytki (Rysunek 4). Typowa grubość końcowego rusztowania wynosi 150-200 μm, z których każde zawiera stałą wielkość porów.

Rysunek 4. Przygotowanie polimerowych rusztowań 3D Orthogonal Layering do wprowadzenia do naczynia testowego (zdjęcie dzięki uprzejmości NIST).

Po wstawieniu rusztowań (Figura 5), ​​obróbka komórek i procedury dozowania składnika testowego są następnie przeprowadzane w sposób podobny do stosowanego w hodowli komórkowej 2D. Układ włókien i porów pozwala komórkom pozostać blisko źródeł składników odżywczych, umożliwiając wymianę składników odżywczych, odpadów i gazów podobnych do tych obserwowanych in vivo. Korzystając z tej wiedzy, Bergenstock i in. pokazali, że linie komórek rakowych MCF-7 i HepG2, hodowane w 3D przy użyciu rusztowań PS, a także w tradycyjnym formacie 2D, wykazywały wyższy poziom proliferacji i aktywności metabolicznej, o czym świadczy wyższy poziom A570 wartości absorbancji w okresach inkubacji do dwóch tygodni. Zmniejszony efekt cytotoksyczny leczenia lekami przeciwnowotworowymi, tamoksyfenem i metotreksatem, zaobserwowano również w tym samym przedziale czasowym w komórkach hodowanych w 3D 26 .

Rysunek 5. Ostateczna konfiguracja złącza polimerowego rusztowania 3D w formacie mikropłytki (zdjęcie dzięki uprzejmości The Electrospinning Company, Ltd.)

Rusztowania biologiczne

Rusztowania mogą być również tworzone ze składników o bardziej naturalnym lub biologicznym pochodzeniu, takich jak białka powszechnie występujące w ECM in vivo. Obejmują one zwykle, ale nie wyłącznie, fibronektynę, kolagen, lamininę i żelatynę. Rusztowania biologiczne nie tylko zapewniają macierz, do której komórki mogą się przyczepiać i reorganizować w struktury 3D, ale co ważniejsze, zapewniają prawidłowe mikrośrodowisko rozpuszczalnych czynników wzrostu, hormonów i innych cząsteczek, z którymi komórki oddziałują w środowisku in vivo, co może zmieniać ekspresję genów i białek27. Obecne metody wymagają zmieszania komórek z białkami rusztowania w stanie płynnym (hydrożel) przed umieszczeniem w studzience mikropłytki (Rysunek 6A) lub dodania do wcześniej utworzonych rusztowań lub nałożenia mieszaniny białek na komórki już zagregowane w Sferoidy 3D. Komórki mogą następnie zrestrukturyzować otaczające środowisko, aby uwolnić cząsteczki sygnałowe, umożliwić migrację lub przystosować się do innych funkcji komórkowych (ryc. 6B). Efektem końcowym jest stworzenie odpowiedniego stanu homeostatycznego.

Rysunek 6. (A) Reprezentacja włókien kolagenowych zawieszonych w pożywce po dozowaniu do studzienki mikropłytki. (Zdjęcie dzięki uprzejmości Lonza, Inc.) (B) Inwazja komórek HT-1080 na macierz kolagenową 3D28.

Ponieważ te hydrożele pochodzą z naturalnych źródeł, promują wiele funkcji komórkowych, prowadząc do zwiększonej żywotności i proliferacji wielu typów komórek. Mogą być również korzystne do stosowania w porównaniu z rusztowaniami polimerowymi, ponieważ te ostatnie nie zawierają czynników endogennych, które promują odpowiednie zachowanie komórek i działają głównie w celu umożliwienia funkcjonowania komórek29.

Hydrożele oferują również zastrzeżenie stosowania formatów wielowarstwowych do tworzenia struktur tkankowych. Poszczególne typy komórek są osadzane w oddzielnych zawiesinach hydrożelowych i układane jedna na drugiej. Komórki następnie organizują się w hydrożelu, tworząc warstwy znajdujące się w tkankach in vivo. Można również zastosować przepuszczalne podpory, aby symulować różne interfejsy powietrze-ciecz w in vitro sposób. Przykłady obejmują dwuwarstwy przypominające skórę właściwą i naskórek ludzkiej skóry 30 oraz ludzkie krypty rąbkowe rogówki 31 .

Mikropłytki z mikrowzorami

Płyty powierzchniowe z mikrowzorami wykorzystują najnowsze postępy w technologii mikrowytwarzania. Każda płytka zawiera przedziały wielkości mikrometrów, regularnie rozmieszczone na dnie każdego dołka. Studzienki mogą mieć różne kształty, w tym kwadratowe, okrągłe lub kwadratowe ze szczelinami między barierami sąsiednich studzienek (Rysunek 7A-C). Różne konfiguracje są zoptymalizowane pod kątem tworzenia sieci sferoidalnej lub komórkowej, w zależności od używanego typu komórki.

Rysunek 7. Mikropłytki z mikrowzorem zawierające (A) okrągły, (B) kwadrat lub (C) wzór nacięcia w dołku płytki (zdjęcia dzięki uprzejmości Kuraray Co., Ltd.)

Studzienki są powlekane, aby stworzyć powierzchnię o niskiej przyczepności w każdej mikroprzestrzeni. W ten sposób komórki dodane do dołka początkowo przyczepiają się do dna mikroprzestrzeni, a następnie agregują razem, tworząc sferoidalne struktury w przedziale przez kolejne dni hodowli. Lub w przypadku wzoru szczeliny, utwórz ciągłe sieci komórkowe wzdłuż dna dołka (Rysunek 8).

Cyfra 8. Mikropłytki typu szczelinowego zawierające sieć komórkową (zdjęcie dzięki uprzejmości Kuraray Co., Ltd.)

Dno płytki wykonane jest z cienkiej, przezroczystej folii, która nadaje się do obrazowania mikroskopowego struktur komórkowych. Ostatnie badania potwierdzają, że komórki hodowane na płytkach z mikrowzorami wykazują inne poziomy ekspresji enzymów i reaktywności leków w porównaniu z hodowlą w tradycyjnym formacie 2D. Kobayashi i wsp. wykazali, że linia komórkowa raka wątrobowokomórkowego, FLC-4, wykazywała zwiększone poziomy ekspresji enzymów metabolizujących leki, w tym CYP3A4, CYP2C9 i UGT1A1, gdy były hodowane na płytkach z mikrowzorami w porównaniu z tymi samymi komórkami hodowanymi w tradycyjnym formacie 2D32. Wyniki były zgodne z pierwotnymi hepatocytami szczura hodowanymi jako sferoidy, potwierdzając, że zmiany morfologiczne i interakcje międzykomórkowe były przyczyną zwiększonej ekspresji enzymu33.

Hodowla komórkowa 3D bez rusztowania

Wiszące płytki upuszczające (HDP) wykorzystują fakt, że komórki, w przypadku braku powierzchni, do której można by się przyczepić, samoczynnie łączą się w trójwymiarową strukturę sferoidalną. Każda płytka jest zgodna ze standardami SBS, ale zamiast normalnych dołków z tradycyjnym dnem, dna z HDP zawierają otwór. Górna część dołków HDP przypomina konwencjonalną mikropłytkę, do której można dozować komórki w pożywce (Rysunek 9A), podczas gdy otwór w dolnym otworze jest starannie zaprojektowany tak, aby tworzył dyskretną kroplę pożywki wystarczającą do agregacji komórek, ale także wystarczająco małą, aby napięcie powierzchniowe zapobiega przemieszczaniu się kropelek podczas manipulacji (Figura 9B). Komórki w zawieszonej pożywce kropelki agregują w ciągu godzin do dni tworząc ostateczną strukturę sferoidalną.

Rysunek 9. Wizualizacja górnych i dolnych otworów HDP (zdjęcia dzięki uprzejmości 3D Biomatrix).

Rozmiar sferoidy jest kontrolowany przez liczbę komórek dozowanych do każdej kropli. Hodowane wspólnie sferoidy można również tworzyć przez dodanie wielu typów komórek albo w momencie początkowego dozowania, albo sekwencyjnie, pozwalając każdemu zestawowi komórek na agregację w oddzielne warstwy.

W przypadku długotrwałej hodowli sferoidów i przeprowadzania testów, sferoidy są zazwyczaj przenoszone z wiszącej płytki kroplowej na drugą płytkę, która może zawierać większe objętości podłoża lub buforu (Figura 10). Większa objętość zapewnia, że ​​zagregowane komórki są w obecności odpowiednich warunków, takich jak poziom składników odżywczych i pH, przez okresy propagacji sięgające dni lub nawet tygodni.

Rysunek 10. Wisząca płytka do agregacji sferoidalnej kropli i płytka do testów wtórnych/propagacji. (Zdjęcia dzięki uprzejmości 3D Biomatrix).

Ze względu na okrągłą konfigurację trójwymiarowej struktury komórkowej sferoidy doskonale nadają się do stosowania jako modele tkanek opartych na komórkach pierwotnych i modele guzów, które obejmują unieśmiertelnione linie komórek rakowych. Potwierdzają to prace wykonane przez Kermanizadeh i in. wykorzystanie trójwymiarowego modelu mikrotkankowego wątroby ludzkiej do zbadania potencjalnych przewlekłych hepatotoksycznych skutków nanomateriałów34. Sferoidy raka jajnika, utworzone za pomocą wiszącej platformy z 384 studzienkami, zostały również wykorzystane przez Raghavana i in. do stosowania w przedklinicznych testach wrażliwości na leki 35 . Sferoidy utworzone za pomocą metody wiszącej kropli można również osadzać w rusztowaniach biologicznych, aby naśladować ECM otaczające guzy nowotworowe. Połączenie pozwala na podobne do in vivo badanie przerzutów nowotworowych za pomocą in vitro Model 3D 36 .

Mikropłytki sferoidalne z powłoką Ultra-Low Attachment (ULA)

Można również włączyć mikropłytki sferoidalne, aby utworzyć te same okrągłe modele tkanek wielokomórkowych lub guzów generowane przy użyciu wiszących płytek kroplowych. Płytki mają typowy kształt i głębokość dołków mikropłytki SBS 96- lub 384-dołkowej. Ze względu na większą pojemność pożywki i odczynnika w studzience, agregację sferoidów, propagację i procedury doświadczalne można przeprowadzić na tej samej płytce bez konieczności przenoszenia do drugiej mikropłytki.

Rysunek 11. (A) Przezroczyste (zdjęcie dzięki uprzejmości PerkinElmer, Inc.) i (B) czarne ścianki, przezroczyste dno sferoidalne mikropłytki ULA w konfiguracjach 96- i 384-dołkowych (zdjęcie dzięki uprzejmości Corning, Inc.)

Powłoka powierzchniowa ULA dodana do dna studzienki minimalizuje przyleganie komórek, umożliwiając tworzenie sferoidów. Dna studni mają również geometrię okrągłą, zwężającą się (Rysunek 12) lub w kształcie litery V, co zapewnia tworzenie spójnych, pojedynczych sferoidów, a także pomaga w ustawieniu sferoid w środku odwiertu.

Rysunek 12. Mikropłytki sferoidalne ULA posiadające (A) okrągłe (zdjęcie dzięki uprzejmości Corning, Inc.) i (B) konfiguracje stożkowego dna dołka (zdjęcie dzięki uprzejmości InSphero).

Agregacja komórek oparta na mikropłytkach sferoidalnych ULA i wydajność testu są również włączone do obecnych metod badawczych. Iwanow i in. wykazali, w jaki sposób nerwowe komórki macierzyste można dodać do mikropłytek sferoidalnych ULA. Następnie nastąpiła agregacja, tworząc neurosfery 3D, które były wykorzystywane do monitorowania kinetyki wzrostu i toksyczności leków w czasie37. Podobną pracę wykonali również Vinci i in. którzy testowali różne unieśmiertelnione linie komórkowe, aby wytworzyć sferoidy guza lub guzoidy w mikropłytkach sferoidalnych 38 . Propagację i żywotność komórek po ekspozycji na środki cytotoksyczne ponownie zbadano w ciągu kilkudniowego okresu inkubacji. Testowanie następnie rozszerzono o dodanie ECM do wcześniej utworzonych sferoid, tak aby sferoida była całkowicie osadzona w matrycy. Eksperymenty następnie potwierdziły, że przy użyciu tej konfiguracji można przeprowadzić trójwymiarowe testy inwazji guza z mikropłytkami sferoidalnymi.

Mikroprzepływowa hodowla komórek 3D

Jak wspomniano wcześniej, techniki hodowli komórek 3D dążą do odtworzenia trójwymiarowej architektury tkanek i nowotworów in vivo, a także interakcji między komórkami a ECM. Platformy mikroprzepływowe mogą być również wykorzystywane do tworzenia podobnych modeli heterogenicznych, przyczyniając się jednocześnie do dodatkowego poziomu złożoności poprzez wprowadzenie aspektu przepływu perfuzyjnego do środowiska komórkowego, umożliwiając ciągłe wprowadzanie odżywiania i tlenu, a także usuwanie odpadów przez pożywkę hodowlaną. Komórki są utrzymywane w przedziale przez różne fizyczne lub niefizyczne bariery. Pożywka zawierająca składniki odżywcze, chemikalia, cząsteczki lecznicze lub odczynniki barwiące jest następnie perfundowana przez komórki (Rysunek 13). Predefiniowane szczeliny w barierach umożliwiają interakcje między przedziałami.

Rysunek 13. Przedstawienie perfuzji w mikroprzepływowym systemie hodowli 3D. Komórki są utrzymywane w predefiniowanym przedziale za pomocą mikrofilarów, co umożliwia współdziałanie z pożywką perfundowaną (zdjęcie dzięki uprzejmości EMD Millipore Corporation).

Bariery fizyczne wbudowane w urządzenia mikroprzepływowe tradycyjnie składają się ze szkła lub krzemu, polimerów, w tym polidimetylosiloksanu (PDMS), polimetakrylanu metylu (PMMA), poliwęglanu (PC) i polistyrenu (PS), oprócz bibuły chromatograficznej lub filtracyjnej39. Komórki można również łączyć z macierzą wspierającą, taką jak kolagen lub Matrigel®, aby pobudzić interakcję komórka-ECM i zachęcić do składania w struktury 3D. Wprowadzenie ECM pozwala również na tworzenie urządzeń mikroprzepływowych, które nie zawierają fizycznych barier. Polimeryzacja matrycy utrzymuje komórki we wcześniej określonym obszarze hodowli, a także działa jako filtr podczas przepływu perfuzyjnego40.

Systemy mikroprzepływowe są również wykorzystywane do różnych zastosowań w hodowli komórek 3D, w tym komórek macierzystych, pierwotnych i rakowych. Yu i in. opracował trójwymiarowy mikroprzepływowy system hodowli komórek i zastosował ten system do badania różnicowania mezenchymalnych komórek macierzystych szpiku kostnego szczura (BMSC) in vitro 41 . Urządzenie PDMS zostało również opracowane przez Wana i in. zbadanie różnicowania mysich embrionalnych komórek macierzystych w kardiomiocyty 42 . Wreszcie Liu i in. wprowadził urządzenie mikroprzepływowe w celu zbadania wpływu fibroblastów związanych z rakiem na inwazję komórek rakowych w matrycy 3D 43 .


Kultura komórek 3D 2021: modele, zastosowania i tłumaczenie

5 - 7 maja 2021 Wydarzenie online

W związku z obecnym rozwojem pandemii COVID-19 konferencja odbędzie się online. Bardzo nam przykro, że nie spotkamy się z Państwem w Konzerthaus Freiburg, jak pierwotnie planowaliśmy, ale z niecierpliwością czekamy na przyjęcie Państwa na interaktywne, wirtualne wydarzenie.

Jak tylko się zarejestrujesz, możesz dostać się na wirtualną platformę tutaj:

Link do wirtualnego miejsca (tylko dla zarejestrowanych uczestników)

Program konferencji online został opublikowany poniżej. Autorzy mogą przygotować swój wykład/prezentację posterową zgodnie z instrukcją.

Myśl przewodnia mówiącego

Z przyjemnością informujemy, że znani keynote speakerzy (stan na luty 2021):

Zastosowanie systemów mikrofizjologicznych do oceny bezpieczeństwa leków: postępy i wyzwania
Rhiannon Dawid, AstraZeneca, Cambridge/Wielka Brytania

Rozwój nauk regulacyjnych poprzez innowacje w systemach mikrofizjologicznych in vitro
Suzanne C. Fitzpatrick, CFSAN/FDA, College Park Maryland, MD/USA

W stronę świata ElectroGenetics
Jaskółka oknówka Füssenegger, ETH Zurych/CH

Organotypowe modele 3D do scharakteryzowania molekularnych wymagań naciekania i aktywacji komórek układu odpornościowego
Wolfgang Sommergruber, Uniwersytet Nauk Stosowanych, Wiedeń/A

Program wykładów

(może ulec zmianie, od 30 kwietnia 2021 r.)

Środa, 5 maja 2021

Otwarcie i uwagi techniczne
Biologia syntetyczna, platformy przesiewowe i metabolomika

Przewodniczący: H. Hauser, Helmholtz Center for Infection Research, Braunschweig/D

Wykład przewodni 1

Bezetykietowe pomiary aktywności metabolicznej w modelu hodowli komórkowej 3D za pomocą zautomatyzowanej mikrofizjometrii 3D
S. Eggert ¹ M. Gutbrod² G. Liebsch² R. Meier² D. Hutmacher³ P. Mela¹
¹ Uniwersytet Techniczny w Monachium, Garching/D ² PreSens Precision Sensing GmbH, Regensburg/D ³ Queensland University of Technology, Brisbane/AUS

Hipoksja lub normoksja: mezenchymalne komórki macierzyste i chondrocyty z genetycznie zintegrowanym czujnikiem hipoksji w różnych systemach hodowli komórek 3D
C. Schmitz¹ T. Fleischhammer¹ I. Pepelanova¹ E. Potekhina² V. Belousov³
T. Scheper¹ A. Ławrentiewa¹
¹ Uniwersytet Leibniza w Hanowerze/D ² Instytut Chemii Bioorganicznej im. Szemyakina-Ovchinnikowa, Moskwa/RUS ³ Federalne Centrum Badań Mózgu i Neurotechnologii, Federalna Medyczna Agencja Biologiczna, Moskwa/RUS

EU-OPENSCREEN: Nowatorski model współpracy przyspieszający odkrywanie leków we wczesnej fazie
A. Silvestri ¹ O. Genilloud² P. Gribbon³ J. Kolanowski⁴ Z. Leśnikowski⁵
C. Steinhauer⁶ M. Vicent⁷ W. Fecke¹
¹ EU-OPENSCREEN ERIC, Berlin/D ² Fundación Medina, Granada/E
³ Instytut Biologii Molekularnej i Ekologii Stosowanej im. Fraunhofera, Hamburg/D
⁴ Polska Akademia Nauk, Poznań/PL ⁵ Polska Akademia Nauk, Łódź/PL
⁶ Uniwersytet w Kopenhadze/DK ⁷ Centrum Badawcze Principe Felipe, Walencja/E

Zaawansowane modele 3D do badań nad nowotworami

Przewodniczący: J.M. Kelm, PreComb Therapeutics AG, Wädenswil/CH

Wykład przewodni 2

Opracowanie systemu testowego 4D-in vitro do badania swoistości i siły działania chimerycznych komórek T receptora antygenowego trzeciej generacji (CAR-T-cells) w oparciu o bioreaktory z macierzą mikrownękową
E. Gottwald¹ L. Werner¹ C. Nies¹ S. Wang² M. Schmitt²
¹ Instytut Technologii w Karlsruhe (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen/D

² Szpital Uniwersytecki Heidelberg/D

Modelowanie 3D mikrośrodowiska przewlekłej białaczki limfocytowej
F. Sbrana¹ R. Pinos¹ D. Ribezzi¹ F. Scagnoli¹ F. Barbaglio¹ D. Belloni¹
L. Scarfò¹ C. Scielzo¹
¹ IRCCS, Ospedale San Raffaele, Mediolan/I

Generowanie modeli wielokomórkowych hodowli sferoidalnych próbek pediatrycznych żywotnych nowotworów uzyskanych w ramach badania rejestrowego INFORM do badań funkcjonalnych
H. Peterziel¹ A. Mangang¹ P. Fiesel² S. Oppermann³ L. Turunen⁴ J. Saarela⁴
O. Witt⁵ I. Oehme ¹
¹ Hopp Children&rsquos Cancer Center Heidelberg (KiTZ), Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ) i Niemieckie Konsorcjum Onkologiczne (DKTK) Heidelberg/D ² Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ) i Niemieckie Konsorcjum do Badań nad Rakiem Translacyjnym (DKTK) Heidelberg/D ³ Hopp Children&rsquos Cancer Center Heidelberg (KiTZ), Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ) i Niemieckie Konsorcjum Onkologiczne (DKTK), Heidelberg/D ⁴ Uniwersytet w Helsinkach, Finlandia (FIMM-UH), Helsinki/FIN ⁵ Hopp Children&rsquos Cancer Center Heidelberg (KiTZ) , Niemieckie Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ), Niemieckie Konsorcjum Onkologiczne (DKTK) i Szpital Uniwersytecki w Heidelbergu/D

Sesja plakatowa 1 / Wystawa

Koniec dnia 1

Działy DECHEMA „Technologia hodowli komórkowych” i „Biotechnologia medyczna”

Czwartek, 6 maja 2021

Modele złożone i wielokomórkowe

Prowadzący: C. Kasper, Uniwersytet Zasobów Naturalnych i Nauk Przyrodniczych, Wiedeń/A

Oparta na obrazie ocena ilościowa repolaryzacji komórek szpiku i ich wzajemnego oddziaływania w mikrośrodowisku guza w 3D
G. Goverse ¹ N. Beztsinna¹ B. Visser¹ M. van de Merbel¹ E. Spanjaard¹ K. Yan¹
L. Cena¹ L. Daszkiewicz¹
¹ OcellO B.V., Leiden/NL

Produkcja funkcjonalnych komórek beta-mezenchymalnych sferoidów macierzystych do przeszczepów lub testów leków
F. Petry ¹ P. Czermak¹ , ² D. Salzig¹
¹ Wyższa Szkoła Zawodowa Mittelhessen, Giessen/D

Opracowanie nowego organotypowego trójwymiarowego modelu ludzkiego nabłonka pęcherza moczowego w złożonej hodowli pełnej krwi z komórkami układu odpornościowego
M. Willig¹ R. Kehlbach¹ G. Stein¹ M. Schmolz¹
¹ HOT Screen GmbH, Reutlingen/D

Dyskusja ze wszystkimi prelegentami tej sesji

Przerwa na kawę

Innowacyjne Systemy Mikrofizjologiczne I

Przewodniczący: U. Marx, TissUse GmbH, Berlin/D

Wykład przewodni 3

Zastosowanie mikrofizjologicznej trójwymiarowej platformy mikrotkankowej ludzkiej wątroby – wysepek do badania interakcji lek – lek
L. Hoelting¹ I. Karakoc¹ B. Yesildag¹ W. Moritz¹ O. Frey¹
¹ InSphero AG, Schlieren/CH

P1.1.07
Ocena toksycznego działania paracetamolu, trovafloksacyny i lewofloksacyny na wątrobę indukowaną lekami w trójkomórkowym, mikrofizjologicznym modelu sinusoidalnym wątroby

T. Kaden ¹ R. Li² A. Mosig³ K. Graf¹ M. Raasch¹ K. Rennert¹
¹ Dynamic42 GmbH, Jena/D ² Biopredic sarl, St Gregoire/F ³ Szpital Uniwersytecki Jena/D

Dyskusja ze wszystkimi prelegentami tej sesji

Przerwa na lunch

Sesja plakatowa 2 / wystawa
Innowacyjne systemy mikrofizjologiczne II

Przewodnicząca: J. Hansmann, Universitätsklinikum Würzburg/D

Wykład przewodni 4

P3.1.01

Opracowanie ekwiwalentów skóry unaczynionej czerniaka do badania przerzutów i terapii przeciwczerniakowych
A. Leikeim¹ J. Kliche¹ M. Komma¹ F. Schmidt² F. Groeber-Becker²
¹ Uniklinikum Würzburg/D ² Fraunhofer ISC – Centrum Translacji Regeneracyjnych Terapii TLC-RT, Würzburg/D

Dyskusja ze wszystkimi prelegentami tej sesji

Ceremonia wręczenia nagród
Wirtualne Spotkanie w „cud”

Koniec dnia 2

Piątek, 7 maja 2021

Badanie interakcji między żywicielem a mikroorganizmami

Przewodniczący: I. Prade, Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen (FILK) gGmbH, Freiberg/D


Trendy w hodowli komórek 3D: organoidy i sferoidy

Amanda LinkousDr hab., profesor nadzwyczajny w dziale biochemii i kierownik ośrodka naukowego, NCI Center for Systems Biology of Small Cell Lung Cancer na Vanderbilt University, rozmawia z redaktorem wspierającym, dr Tanują Koppal, o nowych postępach naukowych i technologicznych w hodowli komórek 3D. Omawia niektóre z pojawiających się zastosowań organoidów i sferoid 3D, które stały się możliwe dzięki tym innowacjom.

P: Czy możesz podać szczegóły dotyczące Twojej pracy i wiedzy?

A: Ukończyłem staż podoktorski w Oddziale Neuroonkologii w National Cancer Institute (NCI). W tym czasie rozwinęłam pasję do studiowania biologii nowotworowych komórek macierzystych i sygnalizacji molekularnej, która promuje progresję guza glejaka (GBM). Przez lata kontynuowałem poszukiwanie tej wyniszczającej choroby jako głównego celu badań. Jako były dyrektor Fundacji Starr Cerebral Organoid Translational Core w Weill Cornell Medicine, stworzyłem powieść, ex vivo System 3D do badania interakcji i przesłuchów molekularnych między komórkami guza mózgu a miniaturowym modelem ludzkiego mózgu. Nazwaliśmy ten model glejaka organoidalnego mózgu modelem &ldquoGLICO&rdquo i opublikowaliśmy nasze ustalenia w Raporty komórkowe.

P: Jaka jest różnica między sferoidami 3D a organoidami?

A: Sferoidy i organoidy to wielokomórkowe struktury 3D. Sferoidy są jednak agregatami komórkowymi zazwyczaj złożonymi z komórek rakowych hodowanych w warunkach pozbawionych rusztowania i nieprzylegających. Złożoność kultur sferoidalnych jest ograniczona, te kultury są również trudne do utrzymania w długim okresie ze względu na takie czynniki, jak niedotlenienie, martwica i utrata kluczowych cech genetycznych. Organoidy, nazywane przez wielu „organami bdquomini”, składają się z typów komórek specyficznych dla narządów (z komórek macierzystych lub komórek progenitorowych), które wykazują specyficzne dla linii różnicowanie i samoorganizację. Matryca rusztowania, taka jak Matrigel, jest często używana do wspierania architektury rozwijającej się mikrostruktury. Poziom samoorganizacji występujący w organoidach jest dość niezwykły i bardzo podobny do normalnego rozwoju narządów in vivo.

P: Czy możesz omówić kilka kluczowych technicznych i eksperymentalnych wyzwań związanych z hodowlą i wykorzystaniem modeli komórkowych 3D?

A: W pracy z modelami komórek 3D jest trochę sztuki. W przypadku organoidów mózgowych każdy etap procesu różnicowania jest zależny od czasu. Jeśli poda się odpowiedni czynnik wzrostu lub wskazówkę biologiczną, ale w nieodpowiednim czasie, może wystąpić duża zmienność w generowanych typach komórek. Dlatego ważne jest codzienne monitorowanie kultur i nauczenie się podążania za wskazówkami morfologicznymi, które dają ci kultury. Ponadto, w zależności od wielkości organoidu, łatwo jest ściąć lub uszkodzić organoid podczas próby przeniesienia lub fizycznej manipulacji próbką. Tak więc, jak w przypadku każdego systemu modelowego, podczas projektowania eksperymentów należy dokładnie rozważyć ograniczenia modeli komórkowych 3D.

P: Wspomniałeś o wielkości próbki i znaczeniu czasu, ale czy napotkałeś inne problemy podczas projektowania eksperymentów z modelami komórkowymi 3D?

A: Absolutnie! Jak wspomniałem, organoidy są często określane jako „organoidy bdquomini” i często przypominają małe kawałki tkanki. Ta tkanka może być niewiarygodnie gęsta, więc analiza obrazowania za pomocą standardowej mikroskopii fluorescencyjnej lub konfokalnej może być dość trudna, jeśli nie niemożliwa. Byliśmy bardzo zainteresowani obrazowaniem objętości guza w naszych minimózgach, więc w niektórych eksperymentach wykorzystaliśmy mikroskopię wielofotonową, a nawet mikroskopię światłocieniową. Rozdzielczość obrazowania była fantastyczna, jednak te modalności obrazowania stanowiły własne wyzwania. Mikroskopia wielofotonowa wymagała unieruchomienia żywej próbki na długi czas. Ponieważ nasze modele 3D wymagały delikatnego mieszania w inkubatorze, aby zachować żywotność, przeprowadzono wiele prób i błędów, aby określić najlepszy sposób skutecznego obrazowania guza i przywrócenia organoidu do wstrząsającego środowiska hodowli, bez wpływu na żywotność Sama próbka. Alternatywnie, mikroskopia światła arkuszowego umożliwiła obrazowanie na utrwalonych próbkach 3D, ale przygotowanie i oznakowanie próbki może zająć tygodnie.

Innym eksperymentalnym wyzwaniem, z którym się zmierzyliśmy, była izolacja komórek nowotworowych z normalnego minimózgu 3D. Wypróbowaliśmy wiele odczynników i metod dysocjacji tkanek, ale w końcu opracowaliśmy optymalny protokół dla naszych konkretnych potrzeb. W przypadku każdego modelu 3D naukowcy muszą rozważyć, jakie pytania biologiczne chcą zadać i jaki odczyt lub metryka analizy ma największy sens.

P: Jakie są niektóre z pojawiających się aplikacji dla modeli komórek 3D i jak dobrze reprezentują? in vivo procesy i wyniki?

A: Modele komórek 3D stały się w ostatnich latach coraz bardziej wyrafinowane i są wykorzystywane do badania wielu stanów chorobowych, w tym chorób neurogeneracyjnych, raka, chorób serca, mukowiscydozy, a nawet uzależnienia od narkotyków. Co więcej, wykorzystanie modeli 3D w medycynie regeneracyjnej szybko się rozwija. Jednym z powodów, dla których modele 3D są tak bardzo poszukiwane, jest to, że rekapitulują biologię i patofizjologię wielu in vivo procesy. W połączeniu z ich skalowalnością do wysokowydajnych badań przesiewowych leków, modele 3D, takie jak organoidy, oferują bezprecedensowy sposób podejścia do medycyny spersonalizowanej. Na przykład nasz model GLICO umożliwia generowanie setek specyficznych dla pacjenta miniaturowych guzów mózgu w sposób, który nie jest obecnie możliwy dla żadnego in vivo model glejaka.

P: Jakiej rady udzieliłbyś kierownikom laboratoriów, którzy chcą rozpocząć pracę z hodowlą komórek 3D?

A: Hodowla komórek 3D jest droga, ale niezwykle ważna jest praca z wysokiej jakości odczynnikami i nigdy nie chodzenie na skróty, bez względu na to, jak kusząca może to być. Początkowa faza budowania programu kultury 3D jest również niezwykle czasochłonna. Czas szkolenia wymagany do osiągnięcia kompetencji w zakresie kultury 3D dla nowego personelu może wynosić od sześciu miesięcy do jednego roku. Jeśli zmagasz się z cierpliwością, możesz ponownie ocenić swoją decyzję o wejściu w świat systemów modeli 3D. Jeśli jednak zechcesz podjąć zobowiązanie, przekonasz się, że jest to jedna z najfajniejszych i najbardziej satysfakcjonujących platform do studiowania biologii rozwoju i/lub chorób.

Amanda Linkous była wcześniej dyrektorem Starr Foundation Cerebral Organoid Translational Core w Weill Cornell Medicine (Nowy Jork, NY). Ukończyła staż podoktorski w Oddziale Neuro-Onkologii w National Cancer Institute (Bethesda, MD). Posiada rozległą wiedzę specjalistyczną w zakresie biologii nowotworowych komórek macierzystych i sygnalizacji molekularnej, która promuje progresję guza. Założyła powieść, ex vivo System 3D do badania interakcji i przenikania molekularnego między komórkami nowotworowymi a miniaturowym modelem ludzkiego mózgu&mdasha, który został przedstawiony w CNN Pioneers i w specjalnym wydaniu Nauki ścisłe


2D, Dwuwymiarowy 3D, Trójwymiarowy bFGF, Podstawowy czynnik wzrostu fibroblastów CNS, Centralny układ nerwowy ECM, Macierz zewnątrzkomórkowa EGF, Naskórkowy czynnik wzrostu HA, Hialuronian/kwas hialuronowy HCS, Badanie przesiewowe wysokiej zawartości HDP, Wisząca płytka HGF, Hepatocyt czynnik wzrostu HTS, wysokoprzepustowe badanie przesiewowe IGF-1, insulinopodobny czynnik wzrostu 1 iPSC, indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste MMP, metaloproteinaza macierzy NGF, czynnik wzrostu nerwów PDGF, płytkowy czynnik wzrostu PEG, glikol polietylenowy TGF-β, Transforming growth factor-β TIMP, Tkankowy inhibitor metaloproteinazy VEGF, czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego.

Abaci, H.E., Guo, Z., Doucet, Y., Jackow, J. i Christiano, A. (2017). Konstrukcje ludzkiej skóry nowej generacji jako zaawansowane narzędzia do opracowywania leków. Do potęgi. Biol. Med. 242, 1657�. doi: 10.1177/1535370217712690

Ahmed, T.A., Dare, E.V. i Hincke, M. (2008). Fibryna: wszechstronne rusztowanie do zastosowań w inżynierii tkankowej. Tkanka inż. B Rev. 14, 199�. doi: 10.1089/ten.teb.2007.0435

Alcaraz J., Otero J., Jorba I. i Navajas D. (2017). Mechanobiologia dwukierunkowa między komórkami i ich lokalną macierzą pozakomórkową badana za pomocą mikroskopii sił atomowych. Nasienie. Odw. komórki Biol. 73, 71�. doi: 10.1016/j.semcdb.2017.07.020

Alépພ, N., Bahinski, A., Daneshian, M., De Wever, B., Fritsche, E., Goldberg, A. i in. (2014). Najnowocześniejsze hodowle 3D (narządy na chipie) w badaniach bezpieczeństwa i patofizjologii. ALTEX 31, 441�. doi: 10.14573/altex1406111

Alsaab, H.O., Sau, S., Alzhrani, R., Tatiparti, K., Bhise, K., Kashaw, S.K., et al. (2017). Hamowanie sygnalizacji PD-1 i PD-L1 w punktach kontrolnych w immunoterapii nowotworów: mechanizm, kombinacje i wyniki kliniczne. Z przodu. Pharmacol. 8:561. doi: 10.3389/fphar.2017.00561

Anitua E., Prado R. i Orive G. (2013). Endogenne morfogeny i biorusztowania fibrynowe do terapii komórkami macierzystymi. Trendy Biotechnologia. 31, 364�. doi: 10.1016/j.tibtech.2013.04.003

Aparicio, S., Hidalgo, M. i Kung, A.L. (2015). Badanie użyteczności modeli mysich heteroprzeszczepów pochodzących od pacjentów. Nat. Ks. Rak 15, 311�. doi: 10.1038/nrc3944

Arrowsmith, J. i Miller, P. (2013). Obserwacja próbna: wskaźniki rotacji fazy II i fazy III w latach 2011-2012. Nat. Rev. Drug Discov. 12:569. doi: 10.1038/nrd4090

Aw Yong, KM, Li, Z., Merajver, SD i Fu, J. (2017). Śledzenie frontu inwazji nowotworu za pomocą długoterminowej płynowej hodowli guza. Nauka. Reprezentant. 7:10784. doi: 10.1038/s41598-017-10874-1

Axpe, E. i Oyen, ML (2016). Zastosowania biotuszów na bazie alginianów w biodruku 3D. wewn. J. Mol. Nauka. 17:E1976. doi: 10.3390/ijms17121976

Baeva, L. F., Lyle, D. B., Rios, M., Langone, J. J. i Lightfoote, M. M. (2014). Wpływ kwasu hialuronowego o różnej masie cząsteczkowej na produkcję interleukiny 1beta przez makrofagi człowieka. J. Biomed. Matko. Res. A 102, 305�. doi: 10.1002/jbm.a.34704

Banks, J.M., Harley, BAC i Bailey, RC (2015). Przestrajalny, fotoreaktywny system hydrożelowy do badania synergii między mechanicznymi i biomolekularnymi wskazówkami różnicowania mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej. Biomater ACS. Nauka. Inżynier. 1, 718�. doi: 10.1021/acsbiomaterials.5b00196

Barnes, JM, Przybyla, L. i Weaver, VM (2017). Mechanika tkankowa reguluje rozwój mózgu, homeostazę i choroby. J. Celi Sci. 130, 71�. doi: 10.1242/jcs.191742

J. Barretina, G. Caponigro, N. Stransky, K. Venkatesan, A.A. Margolin, S. Kim i in. (2012). Encyklopedia linii komórek nowotworowych umożliwia predyktywne modelowanie wrażliwości na leki przeciwnowotworowe. Natura 483, 603�. doi: 10.1038/natura11003

Barros, CS, Franco, SJ i Müller, U. (2011). Macierz zewnątrzkomórkowa: funkcje w układzie nerwowym. Zimna Wiosna Harb. Perspektywa. Biol. 3:a005108. doi: 10.1101/cshperspect.a005108

Bokhari, M., Carnachan, RJ, Cameron, NR i Przyborski, SA (2007). Hodowla komórek wątroby HepG2 na trójwymiarowych rusztowaniach polistyrenowych poprawia strukturę i funkcje komórek podczas prowokacji toksykologicznej. J. Anat. 211, 567�. doi: 10.1111/j.1469-7580.2007.00778.x

Bonnans, C., Chou, J. i Werb, Z. (2014).Przebudowa macierzy zewnątrzkomórkowej w rozwoju i chorobie. Nat. Ks. Mol. Biol. 15, 786�. doi: 10.1038/nrm3904

Bordeleau F., Mason B.N., Lollis E.M., Mazzola M., Zanotelli M.R., Somasegar S. i in. (2017). Usztywnienie matrycy promuje fenotyp unaczynienia guza. Proc. Natl. Acad. Nauka. USA. 114, 492�. doi: 10.1073/pnas.1613855114

Borlak, J., Singh, PK i Rittelmeyer, I. (2015). Regulacja czynników transkrypcyjnych wzbogaconych w wątrobę w hodowlach hepatocytów szczura na matrycach kolagenowych i mięsaka EHS. PLoS ONE 10:e0124867. doi: 10.1371/journal.pone.0124867

Bourguignon, L.Y. (2016). Hialuronian macierzy promuje specyficzną regulację w górę mikroRNA, prowadząc do lekooporności i progresji nowotworu. wewn. J. Mol. Nauka. 17:517. doi: 10.3390/ijms17040517

Branco, MC, Sigano, DM i Schneider, J.P. (2011). Materiały z montażu peptydów: w kierunku leczenia raka i chorób zakaźnych. Aktualn. Opinia. Chem. Biol. 15, 427�. doi: 10.1016/j.cbpa.2011.03.021

Breslin, S. i Oɽriscoll, L. (2013). Trójwymiarowa kultura komórkowa: brakujące ogniwo w odkrywaniu leków. Lek Discov. Do. 18, 240�. doi: 10.1016/j.drudis.2012.10.003

Brown, AC i Barker, T.H. (2014). Biomateriały na bazie fibryny: modulacja właściwości makroskopowych poprzez racjonalne projektowanie na poziomie molekularnym. Acta Biomater. 10, 1502�. doi: 10.1016/j.actbio.2013.09.008

Burdick, JA i Prestwich, G.D. (2011). Hydrożele kwasu hialuronowego do zastosowań biomedycznych. Przysł. Matko. Weinheima. 23, H41–H56. doi: 10.1002/adma.201003963

Caiazzo M., Okawa Y., Ranga A., Piersigilli A., Tabata Y. i Lutolf MP (2016). Zdefiniowane trójwymiarowe mikrośrodowiska sprzyjają indukcji pluripotencji. Nat. Matko. 15, 344�. doi: 10.1038/nmat4536

Caliari, SR i Burdick, JA (2016). Praktyczny przewodnik po hydrożelach do hodowli komórkowych. Nat. Metody 13, 405�. doi: 10.1038/nmeth.3839

Campos, LS (2004). Neurosfery: wgląd w biologię nerwowych komórek macierzystych. J. Neurosci. Res. 78, 761�. doi: 10.1002/jnr.20333

Candido S., Abrams S.L., Steelman L.S., Lertpiriyapong K., Fitzgerald T.L., Martelli A.M. i in. (2016). Rola NGAL i MMP-9 w mikrośrodowisku guza i wrażliwości na terapię celowaną. Biochim. Biofizyka. Acta 1863, 438�. doi: 10.1016/j.bbamcr.2015.08.010

S. Carrera, P.J. de Verdier, Z. Khan, B. Zhao, A. Mahale, K.J. Bowman i in. (2010). Ochrona komórek w fizjologicznych napięciach tlenu przed apoptozą wywołaną uszkodzeniem DNA. J. Biol. Chem. 285, 13658�. doi: 10.1074/jbc.M109.062562

Chitnis, T. i Weiner, HL (2017). Zapalenie OUN i neurodegeneracja. J. Clin. Inwestować. 127, 3577�. doi: 10.1172/JCI90609

Chouaib, S., Noman, M.Z., Kosmatopoulos, K. i Curran, MA (2017). Stres hipoksyjny: przeszkody i możliwości innowacyjnej immunoterapii nowotworów. Onkogen 36, 439�. doi: 10.1038/onc.2016.225

Sprytni, H. (2016). Modelowanie rozwoju i choroby organoidami. Komórka 165, 1586�. doi: 10.1016/j.cell.2016.05.082

Crawford, Y. i Ferrara, N. (2009). Szlaki guza i zrębu pośredniczące w oporności/oporności na terapie antyangiogenne. Trendy Pharmacol. Nauka. 30, 624�. doi: 10.1016/j.tips.2009.09.004

Cukierman E., Pankov R., Stevens D.R. i Yamada K.M. (2001). Przeniesienie adhezji komórek do macierzy do trzeciego wymiaru. Nauki ścisłe 294, 1708�. doi: 10.1126/science.1064829

DeClerck, Y.A. (2000). Interakcje między komórkami nowotworowymi a komórkami zrębowymi oraz proteolityczna modyfikacja macierzy zewnątrzkomórkowej przez metaloproteinazy w raku. Eur. J. Rak 36, 1258�. doi: 10.1016/S0959-8049(00)00094-0

Dekkers, J.F., Wiegerinck, CL, de Jonge, H.R., Bronsveld, I., Janssens, H.M., de Winter-de Groot, K.M., et al. (2013). Funkcjonalny test CFTR z wykorzystaniem pierwotnych organoidów jelitowych z mukowiscydozą. Nat. Med. 19, 939�. doi: 10.1038/nm.3201

De Palma, M., Biziato, D. i Petrova, TV (2017). Mikrośrodowiskowa regulacja angiogenezy nowotworowej. Nat. Ks. Rak 17, 457�. doi: 10.1038/nrc.2017.51

Dickreuter, E. i Cordes, N. (2017). Rezystancja adhezji komórek rakowych: mechanizmy, celowanie i podejście translacyjne. Biol. Chem. 398, 721�. doi: 10.1515/hsz-2016-0326

Doublier S., Belisario D.C., Polimeni M., Annaratone L., Riganti C., Allia E. i in. (2012). Aktywacja HIF-1 indukuje oporność na doksorubicynę w sferoidach 3-D MCF7 poprzez ekspresję glikoproteiny P: potencjalny model chemooporności inwazyjnego raka mikrobrodawkowatego piersi. Rak BMC 12:4. doi: 10.1186/1471-2407-12-4

Doyle, A.D., Carvajal, N., Jin, A., Matsumoto, K. i Yamada, KM (2015). Lokalne mikrośrodowisko macierzy 3D reguluje migrację komórek poprzez dynamikę czasoprzestrzenną adhezji zależnych od kurczliwości. Nat. Komunia. 6:8720. doi: 10.1038/ncomms9720

Dutta, D., Heo, I. i Clevers, H. (2017). Modelowanie chorób w układach organoidalnych 3D pochodzących z komórek macierzystych. Trendy Mol. Med. 23, 393�. doi: 10.1016/j.molmed.2017.02.007

Edmondson, R., Broglie, JJ, Adcock, A.F. i Yang, L. (2014). Trójwymiarowe systemy hodowli komórkowych i ich zastosowania w odkrywaniu leków i bioczujnikach komórkowych. Testowanie leków Dev. Technol. 12, 207�. doi: 10.1089/dod.2014.573

Egeblad, M., Nakasone, E.S. i Werb, Z. (2010). Nowotwory jako narządy: złożone tkanki, które łączą się z całym organizmem. Odw. Komórka 18, 884�. doi: 10.1016/j.devcel.2010.05.012

J.E. Ekert, K. Johnson, B. Strake, J. Pardinas, S. Jarantow, R. Perkinson i in. (2014). Trójwymiarowe mikrośrodowisko guza płuca moduluje reaktywność związku terapeutycznego in vitro–implikacje dla rozwoju leków. PLoS ONE 9:e92248. doi: 10.1371/journal.pone.0092248

Eyckmans, J., Boudou, T., Yu, X. i Chen, CS (2011). Autostopowicz przewodnik po mechanobiologii. Odw. Komórka 21, 35�. doi: 10.1016/j.devcel.2011.06.015

Fatehullah, A., Tan, S.H. i Barker, N. (2016). Organoidy jako an in vitro model rozwoju i choroby człowieka. Nat. Biol. 18, 246�. doi: 10.1038/ncb3312

Finnberg, N.K., Gokare, P., Lev, A., Grivennikov, S.I., MacFarlane, A.W., Campbell, K.S., et al. (2017). Zastosowanie trójwymiarowych systemów nowotworowych do definiowania immunologicznych i cytotoksycznych odpowiedzi terapeutycznych w oparciu o sygnatury molekularne kultur nowotworowych i skrawków tkanek. Oncotarget 8, 66747�. doi: 10.18632/oncotarget.19965

Friedrich J., Seidel C., Ebner R. i Kunz-Schughart L.A. (2009). Badanie przesiewowe oparte na sferoidach: rozważania i podejście praktyczne. Nat. Prot. 4, 309�. doi: 10.1038/prot.2008.226

Frischknecht, R. i Gundelfinger, ED (2012). Macierz zewnątrzkomórkowa mózgu i jej rola w plastyczności synaptycznej. Przysł. Do potęgi. Med. Biol. 970, 153�. doi: 10.1007/978-3-7091-0932-8_7

Gacche, RN (2015). Kompensacyjna angiogeneza i oporność nowotworu. Onkogeneza 4:e153. doi: 10.1038/oncsis.2015.14

Gill, BJ i West, JL (2014). Modelowanie macierzy zewnątrzkomórkowej guza: narzędzia inżynierii tkankowej przeniesione w kierunku nowych granic w biologii raka. J. Biomech. 47, 1969�. doi: 10.1016/j.jbiomech.2013.09.029

Y.K. Girard, C. Wang, S. Ravi, M.C. Howell, J. Mallela, M. Alibrahim i in. (2013). Rusztowanie włókniste 3D wywołujące guzy: platforma do opracowywania leków przeciwnowotworowych. PLoS ONE 8:e75345. doi: 10.1371/journal.pone.0075345

Głowacki J. i Mizuno S. (2008). Rusztowania kolagenowe do inżynierii tkankowej. Biopolimery 89, 338�. doi: 10.1002/bip.20871

Goodwin, T.J., Prewett, T.L., Wolf, D.A. i Spaulding, G.F. (1993). Zmniejszone naprężenie ścinające: główny składnik zdolności tkanek ssaków do tworzenia trójwymiarowych zespołów w symulowanej mikrograwitacji. J. Komórka. Biochem. 51, 301�. doi: 10.1002/jcb.240510309

Goubko, C. A., Basak, A., Majumdar, S. i Cao, X. (2014). Dynamiczne modelowanie komórek fotoreaktywnych hydrożeli kwasu hialuronowego. J. Biomed. Matko. Res. A 102, 381�. doi: 10.1002/jbm.a.34712

Gracz A. D., Williamson I. A., Roche K. C., Johnston M. J., Wang F., Wang Y. i in. (2015). Wysokowydajna platforma do kokultury niszowych komórek macierzystych i dalszej analizy ekspresji genów. Nat. Biol. 17:340. doi: 10.1038/ncb3104

Griffith, L.G. i Swartz, MA (2006). Uchwycenie złożonej fizjologii tkanek 3D in vitro. Nat. Ks. Mol. Biol. 7, 211�. doi: 10.1038/nrm1858

Guilbaud J.B., Vey E., Boothroyd S., Smith A.M., Ulijn R.V., Saiani A. i in. (2010). Katalizowana enzymatycznie synteza i wyzwalane żelowanie peptydów jonowych. Langmuir 26, 11297�. doi: 10.1021/la100623y

Haines-Butterick L., Rajagopal K., Branco M., Salick D., Rughani R., Pilarz M. i in. (2007). Kontrolowanie kinetyki hydrożelowania poprzez projektowanie peptydów w celu trójwymiarowej enkapsulacji i wstrzykiwania komórek. Proc. Natl. Acad. Nauka. USA. 104, 7791�. doi: 10.1073/pnas.0701980104

Haisler, WL, Timm, DM, Gage, JA, Tseng, H., Killian, TC i Souza, GR (2013). Trójwymiarowa hodowla komórek za pomocą lewitacji magnetycznej. Nat. Prot. 8, 1940�. doi: 10.1038/prot.2013.125

Hamill OP i Martinac B. (2001). Molekularne podstawy mechanotransdukcji w żywych komórkach. Fizjol. Obrót silnika. 81, 685�. doi: 10.1152/physrev.2001.81.2.685

Handorf, A.M., Zhou, Y., Halanski, M.A. i Li, WJ (2015). Sztywność tkanek dyktuje rozwój, homeostazę i postęp choroby. Organogeneza 11, 1�. doi: 10.1080/15476278.2015.1019687

Happel, MFK i Frischknecht, R. (2016). “Plastyczność neuronów w mózgu młodocianych i dorosłych regulowanych przez macierz zewnątrzkomórkową” w Skład i funkcja macierzy zewnątrzkomórkowej w ludzkim ciele [Internet], 143�.

Herrmann R., Fayad W., Schwarz S., Berndtsson M. i Linder S. (2008). Badania przesiewowe pod kątem związków, które indukują apoptozę komórek rakowych hodowanych jako wielokomórkowe sferoidy. J. Biomol. Ekran. 13, 1𠄸. doi: 10.1177/1087057107310442

Ho, W.J., Pham, E.A., Kim, J.W., Ng, C.W., Kim, J.H., Kamei, D.T., et al. (2010). Włączenie wielokomórkowych sferoidów do trójwymiarowych rusztowań polimerowych zapewnia ulepszony model guza do badań przesiewowych leków przeciwnowotworowych. Nauka o raku. 101, 2637�. doi: 10.1111/j.1349-7006.2010.01723.x

Holle, AW, Young, JL i Spatz, JP (2016). In vitro interakcje komórka rakowa-ECM informują in vivo lek na raka. Przysł. Dostawa narkotyków. Obrót silnika. 97:270�. doi: 10.1016/j.addr.2015.10.007

Holohan, C., Van Schaeybroeck, S., Longley, DB i Johnston, P.G. (2013). Lekooporność na raka: ewoluujący paradygmat. Nat. Ks. Rak 13, 714�. doi: 10.1038/nrc3599

Huang, H., Ding, Y., Sun, X.S. i Nguyen, T.A. (2013). Hydrożelacja peptydowa i enkapsulacja komórek do hodowli 3D komórek raka piersi MCF-7. PLoS ONE 8:e59482. doi: 10.1371/journal.pone.0059482

Huang H., Shi J., Laskin J., Liu Z., McVey D.S. i Sun X.S. (2011). Zaprojektowanie rozrzedzanego przy ścinaniu, odzyskiwalnego hydrożelu peptydowego z sekwencji natywnych i zastosowanie jako adiuwanta szczepionki przeciwko grypie H1N1. Miękka materia 7, 8905�. doi: 10.1039/c1sm05157a

Huang, H. i Sun, XS (2010). Racjonalne projektowanie reagujących samoorganizujących się peptydów z natywnych sekwencji białkowych. Biomakromolekuły 11, 3390�. doi: 10.1021/bm100894j

Huang, YJ i Hsu, S.H. (2014). Nabycie fenotypów nabłonkowo-mezenchymalnych i nowotworowych podobnych do pnia w sferoidach nowotworowych 3D pochodzących z błony chitozanowo-hialuronowej. Biomateriały 35, 10070�. doi: 10.1016/j.biomateriały.2014.09.010

Hughes, CS, Postovit, L.M. i Lajoie, GA (2010). Matrigel: złożona mieszanka białek wymagana do optymalnego wzrostu hodowli komórkowej. Proteomika 10, 1886�. doi: 10.1002/pmic.200900758

Hynes, RO (2014). Przekraczanie granic badań macierzy zewnątrzkomórkowej. Nat. Ks. Mol. Biol. 15, 761�. doi: 10.1038/nrm3908

Hynes, RO i Naba, A. (2012). Przegląd matrisomu – inwentarz składników i funkcji macierzy zewnątrzkomórkowej. Zimna Wiosna Harb. Perspektywa. Biol. 4:a004903. doi: 10.1101/cshperspect.a004903

Y. Imamura, T. Mukohara, Y. Shimono, Y. Funakoshi, N. Chayahara, M. Toyoda i in. (2015). Porównanie modeli kultur 2D i 3D jako platform do testowania leków w raku piersi. Płk. Reprezentant. 33, 1837�. doi: 10.3892/lub.2015.3767

A.R. Iskandar, Y. Xiang, S. Frentzel, M. Talikka, P. Leroy, D. Kuehn i in. (2015). Ocena wpływu narażenia na dym papierosowy na organotypowe kultury tkanek nabłonka oskrzeli: porównanie modelu monokultury i kokultury zawierającej fibroblasty. Toksykol. Nauka. 147, 207�. doi: 10.1093/toxsci/kfv122

Ivascu, A. i Kubbies, M. (2006). Szybkie generowanie sferoidów pojedynczego guza do wysokoprzepustowej analizy funkcji komórek i toksyczności. J. Biomol. Ekran. 11, 922�. doi: 10.1177/1087057106292763

Jakubikova J., Cholujova D., Hideshima T., Gronesova P., Soltysova A., Harada T. i in. (2016). Nowatorski model 3D mezenchymalnych komórek macierzystych niszy szpiku kostnego szpiczaka mnogiego: zastosowania biologiczne i kliniczne. Oncotarget 7, 77326�. doi: 10.18632/oncotarget.12643

Janzen, WP (2014). Technologie przesiewowe do odkrywania małych cząsteczek: stan wiedzy. Chem. Biol. 21, 1162�. doi: 10.1016/j.chembiol.2014.07.015

Jayawarna, V., Ali, M., Jowitt, T.A., Miller, A.F., Saiani, A., Gough, J.E., et al. (2006). Nanostrukturalne hydrożele do trójwymiarowej hodowli komórek poprzez samoorganizację dipeptydów fluorenylometoksykarbonylowych. Przysł. Matko. 18, 611�. doi: 10.1002/adma.200501522

Jiang H., Hegde S. i DeNardo DG (2017). Zwłóknienie związane z nowotworem jako regulator odporności nowotworu i odpowiedzi na immunoterapię. Immunol raka. Odporny. 66, 1037�. doi: 10.1007/s00262-017-2003-1

Joddar, B., Garcia, E., Casas, A. i Stewart, CM (2016). Opracowanie funkcjonalizowanych, wielościennych hydrożeli alginianowych na bazie nanorurek węglowych w celu umożliwienia technologii biomimetycznych. Nauka. Reprezentant. 6:32456. doi: 10.1038/srep32456

Johansson A., Hamzah J. i Ganss R. (2016). Więcej niż rusztowanie: zrębowa modulacja odporności nowotworowej. Biochim. Biofizyka. Acta 1865, 3�. doi: 10.1016/j.bbcan.2015.06.001

Jones, V.S., Huang, R.Y., Chen, L.P., Chen, Z.S., Fu, L. i Huang, R.P. (2016). Cytokiny w lekooporności raka: wskazówki do nowych strategii terapeutycznych. Biochim. Biofizyka. Acta 1865, 255�. doi: 10.1016/j.bbcan.2016.03.005

Junttila, MR i de Sauvage, FJ (2013). Wpływ heterogeniczności mikrośrodowiska guza na odpowiedź terapeutyczną. Natura 501, 346�. doi: 10.1038/nature12626

Kabba, J.A., Xu, Y., Christian, H., Ruan, W., Chenai, K., Xiang, Y. i in. (2017). Microglia: gospodyni centralnego układu nerwowego. Komórka. Mol. Neurobiol. doi: 10.1007/s10571-017-0504-2. [Wydanie elektroniczne przed papierowym].

Kersh, A.E., Ng, S., Chang, Y.M., Sasaki, M., Thomas, S.N., Kissick, H.T., et al. (2018). Terapie celowane: efekty immunologiczne i potencjalne zastosowania poza rakiem. J. Clin. Pharmacol. 58, 7�. doi: 10.1002/jcph.1028

Kirshner J., Thulien KJ, Martin L.D., Debes Marun C., Reiman T., Belch A.R. i in. (2008). Unikalny trójwymiarowy model do oceny wpływu terapii na szpiczaka mnogiego. Krew 112, 2935�. doi: 10.1182/krew-2008-02-142430

Kleinman, HK i Martin, GR (2005). Matrigel: macierz błony podstawnej o aktywności biologicznej. Nasienie. Rak Biol. 15, 378�. doi: 10.1016/j.semcancer.2005.05.004

Knight E., Murray B., Carnachan R. i Przyborski S. (2011). Alvetex®: technologia rusztowań polistyrenowych do rutynowej trójwymiarowej hodowli komórek. Metody Mol. Biol. 695, 323�. doi: 10.1007/978-1-60761-984-0_20

Kraehenbuehl T.P., Zammaretti P., Van der Vlies A.J., Schoenmakers R.G., Lutolf M.P., Jaconi M.E. i in. (2008). Trójwymiarowe różnicowanie kardioprogenitora kierowane przez macierz zewnątrzkomórkową: systematyczna modulacja syntetycznego hydrożelu PEG reagującego na komórki. Biomateriały 29, 2757�. doi: 10.1016/j.biomaterials.2008.03.016

Kretzschmar, K. i Clevers, H. (2016). Organoidy: modelowanie rozwoju i niszy komórek macierzystych w naczyniu. Odw. Komórka 38, 590�. doi: 10.1016/j.devcel.2016.08.014

Kural, MH i Billiar, KL (2013). Regulowanie napięcia w trójwymiarowych środowiskach kulturowych. Do potęgi. Komórka Res. 319, 2447�. doi: 10.1016/j.yexcr.2013.06.019

Kutschka, I., Chen, I.Y., Kofidis, T., Arai, T., von Degenfeld, G., Sheikh, A.Y., et al. (2006).Matryce kolagenowe zwiększają przeżywalność przeszczepionych kardiomioblastów i przyczyniają się do poprawy czynnościowej niedokrwionych serc szczurów. Krążenie 114(1 dodatek), I167–I173. doi: 10.1161/CYRKULACJAAHA.105.001297

Lancaster, M.A. i Knoblich, JA (2014). Organogeneza w naczyniu: modelowanie rozwoju i choroby za pomocą technologii organoidów. Nauki ścisłe 345:1247125. doi: 10.1126/nauka.1247125

Lanzi C., Zaffaroni N. i Cassinelli G. (2017). Celowanie w proteoglikany siarczanu heparanu i ich enzymy modyfikujące w celu zwiększenia skuteczności chemioterapii przeciwnowotworowej i przezwyciężenia lekooporności. Aktualn. Med. Chem. 24, 2860�. doi: 10.2174/0929867324666170216114248

Lewis, DM, Blatchley, MR, Park, KM i Gerecht, S. (2017). Hydrożele kontrolowane przez O2 do badania odpowiedzi komórkowych na gradienty hipoksji w trzech wymiarach in vitro oraz in vivo. Nat. Prot. 12, 1620�. doi: 10.1038/prot.2017.059

E.E. Lewis, H. Wheadon, N. Lewis, J. Yang, M. Mullin, A. Hursthouse i in. (2016). Spokojny, reagujący na regenerację model niszy szpiku kostnego mezenchymalnych komórek macierzystych z inżynierii tkankowej poprzez lewitację magnetyczną. ACS Nano 10, 8346�. doi: 10.1021/acsnano.6b02841

Lewis, N.S., Lewis, E.E., Mullin, M., Wheadon, H., Dalby, M.J. i Berry, CC (2017). Lewitowane magnetycznie sferoidy mezenchymalnych komórek macierzystych hodowane w żelu kolagenowym utrzymują fenotyp i stan spoczynku. J. Tissue inż. 8:2041731417704428. doi: 10.1177/2041731417704428

J. Li, Y. Gao, Y. Kuang, J. Shi, X. Du, J. Zhou i in. (2013). Defosforylacja pochodnych peptydów D w celu wytworzenia biofunkcjonalnych, supramolekularnych nanowłókien/hydrożeli i ich potencjalne zastosowania w obrazowaniu wewnątrzkomórkowym i chemioterapii wewnątrznowotworowej. J. Am. Chem. Soc. 135, 9907�. doi: 10.1021/ja404215g

Li, Q., Chen, C., Kapadia, A., Zhou, Q., Harper, M.K., Schaack, J. i in. (2011). Modele 3D przejścia nabłonkowo-mezenchymalnego w przerzutach raka piersi: opracowanie wysokoprzepustowych testów przesiewowych, walidacja i pilotażowe badania przesiewowe. J. Biomol. Ekran. 16, 141�. doi: 10.1177/1087057110392995

Li, Z. i Deming, T.J. (2010). Przestrajalna morfologia hydrożelu poprzez samoorganizację amfifilowych kopolipeptydów pentablokowych. Miękka materia 6, 2546�. doi: 10.1039/b927137f

Lin, CH, Jokela, T., Gray, J. i LaBarge, MA (2017). Kombinatoryczne mikrośrodowiska narzucają kontinuum odpowiedzi komórkowych na jednokierunkowy związek przeciwnowotworowy. Przedstawiciel komórki 21, 533�. doi: 10.1016/j.celrep.2017.09.058

Lin, Chun, T.H. i Kang, L. (2016). Przebudowa macierzy zewnątrzkomórkowej tkanki tłuszczowej w otyłości i insulinooporności. Biochem. Pharmacol. 119, 8�. doi: 10.1016/j.bcp.2016.05.005

Liu F., Huang J., Ning B., Liu Z., Chen S. i Zhao W. (2016). Odkrywanie leków poprzez organoidy komórek macierzystych pochodzenia ludzkiego. Z przodu. Pharmacol. 7:334. doi: 10.3389/fphar.2016.00334

Lopes-Bastos, B.M., Jiang, W.G. i Cai, J. (2016). Komunikacja między komórkami śródbłonka nowotworu: ważnymi i niezbędnymi mediatorami angiogenezy nowotworu. Przeciwnowotworowe Res. 36, 1119�.

Lutolf, M.P., Lauer-Fields, J.L., Schmoekel, H.G., Metters, A.T., Weber, F.E., Fields, G.B., et al. (2003). Syntetyczne hydrożele wrażliwe na metaloproteinazę macierzy do prowadzenia regeneracji tkanek: inżynieria charakterystyki inwazji komórkowej. Proc. Natl. Acad. Nauka. USA. 100, 5413�. doi: 10.1073/pnas.0737381100

Ma, W.Y., Hsiung, L.C., Wang, C.H., Chiang, C.L., Lin, C.H., Huang, C.S., et al. (2015). Nowatorska 96-dołkowa płytka z mikroszczelinami umożliwiająca profilowanie odpowiedzi na leki na próbkach guza pierwotnego. Nauka. Reprezentant. 5:9656. doi: 10.1038/srep09656

Mahler A., ​​Reches M., Rechter M., Cohen S. i Gazit E. (2006). Sztywny, samoorganizujący się hydrożel złożony ze zmodyfikowanego aromatycznego dipeptydu. Przysł. Matko. 18, 1365�. doi: 10.1002/adma.200501765

McMillin, DW, Negri, JM i Mitsiades, CS (2013). Rola interakcji guz-podścielisko w modyfikowaniu odpowiedzi na leki: wyzwania i możliwości. Nat. Rev. Drug Discov. 12, 217�. doi: 10.1038/nrd3870

Montanez-Sauri, S.I., Beebe, D.J. i Sung, K.E. (2015). Systemy badań przesiewowych w mikroskali dla trójwymiarowych mikrośrodowisk komórkowych: platformy, postępy i wyzwania. Komórka. Mol. Życie Sci. 72, 237�. doi: 10.1007/s00018-014-1738-5

Montanez-Sauri, S.I., Sung, K.E., Berthier, E. i Beebe, D.J. (2013). Umożliwienie badań przesiewowych w mikrośrodowiskach 3D: badanie wpływu macierzy i zrębu na morfologię i proliferację komórek raka piersi T47D. Integracja. Biol. 5, 631�. doi: 10.1039/c3ib20225a

Moon, J.J., Saik, J.E., Poche, R.A., Leslie-Barbick, J.E., Lee, S.H., Smith, A.A., et al. (2010). Hydrożele biomimetyczne o właściwościach proangiogennych. Biomateriały 31, 3840�. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.01.104

Moors M., Rockel T.D., Abel J., Cline J.E., Gassmann K., Schreiber T. i in. (2009). Neurosfery ludzkie jako trójwymiarowe układy komórkowe do badania neurotoksyczności rozwojowej. Otaczać. Perspektywa zdrowia. 117, 1131�. doi: 10.1289/ehp.0800207

Mouw, JK, Ou, G. i Weaver, VM (2014). Montaż macierzy zewnątrzkomórkowej: dekonstrukcja wieloskalowa. Nat. Ks. Mol. Biol. 15, 771�. doi: 10.1038/nrm3902

Mueller-Klieser, W. (1987). Sferoidy wielokomórkowe. Przegląd agregatów komórkowych w badaniach nad rakiem. J. Cancer Res. Clin. Płk. 113, 101�. doi: 10.1007/BF00391431

Muranen T., Selfors L.M., Worster D.T., Iwanicki M.P., Song L., Morales F.C., et al. (2012). Hamowanie PI3K/mTOR prowadzi do oporności adaptacyjnej w komórkach nowotworowych związanych z macierzą. Komórka rakowa 21, 227�. doi: 10.1016/j.ccr.2011.12.024

Murphy, M.C., Jones, D.T., Jack, C.R. Jr., Glaser, K.J., Senjem, M.L., Manduca, A., et al. (2016). Regionalna sztywność mózgu zmienia się w całym spektrum choroby Alzheimera. Klinika Neuroimage. 10, 283�. doi: 10.1016/j.nicl.2015.12.007

Nath, S. i Devi, GR (2016). Trójwymiarowe systemy hodowli w badaniach nad rakiem: skoncentruj się na sferoidalnym modelu guza. Pharmacol. Tam. 163, 94�. doi: 10.1016/j.pharmthera.2016.03.013

Orbach, R., Adler-Abramovich, L., Zigerson, S., Mironi-Harpaz, I., Seliktar, D. i Gazit, E. (2009). Samoorganizujące się peptydy Fmoc jako platforma do tworzenia nanostruktur i hydrożeli. Biomakromolekuły 10, 2646�. doi: 10.1021/bm900584m

Orgel, J.P., Persikov, A.V. i Antipova, O. (2014). Zmienność struktury helikalnej kolagenu natywnego. PLoS ONE 9:e89519. doi: 10.1371/journal.pone.0089519

Pamies, D., Hartung, T. i Hogberg, HT (2014). Biologiczne i medyczne zastosowania „mózgu na chipie”. Do potęgi. Biol. Med. 239, 1096�. doi: 10.1177/1535370214537738

Pampaloni F., Reynaud E.G. i Stelzer E.H. (2007). Trzeci wymiar wypełnia lukę między kulturą komórkową a żywą tkanką. Nat. Ks. Mol. Biol. 8, 839�. doi: 10.1038/nrm2236

Pathak, A. i Kumar, S. (2011). Biofizyczna regulacja inwazji komórek nowotworowych: wyjście poza sztywność macierzy. Integracja. Biol. 3, 267�. doi: 10.1039/c0ib00095g

Pauli C., Hopkins B.D., Prandi D., Shaw R., Fedrizzi T., Sboner A. i in. (2017). Spersonalizowane in vitro oraz in vivo modele raka do kierowania medycyną precyzyjną. Odkrycie raka. 7, 462�. doi: 10.1158/2159-8290.CD-16-1154

Pitt, J.M., Marabelle, A., Eggermont, A., Soria, J.C., Kroemer, G. i Zitvogel, L. (2016). Celowanie w mikrośrodowisko guza: usuwanie przeszkód w przeciwnowotworowych odpowiedziach immunologicznych i immunoterapia. Anny. Płk. 27, 1482�. doi: 10.1093/annonc/mdw168

Pogge von Strandmann E., Reinartz S., Wager U. i Muller R. (2017). Interakcje guz-komórka gospodarza w raku jajnika: drogi prowadzące do niepowodzenia terapii. Trendy Rak 3, 137�. doi: 10.1016/j.trecan.2016.12.005

Poincloux R., Collin O., Lizarraga F., Romao M., Debray M., Piel M. i in. (2011). W 3D Matrigel kurczliwość tylnej części komórki napędza inwazję komórek guza piersi. Proc. Natl. Acad. Nauka. USA. 108, 1943�. doi: 10.1073/pnas.1010396108

L. Polonchuk, M. Chabria, L. Badi, J.C. Hoflock, G. Figtree, M.J. Davies i in. (2017). Sferoidy serca jako obiecujące in vitro modele do badania mikrośrodowiska ludzkiego serca. Nauka. Reprezentant. 7:7005. doi: 10.1038/s41598-017-06385-8

Prieto-Vila, M., Takahashi, R.U., Usuba, W., Kohama, I. i Ochiya, T. (2017). Lekooporność napędzana przez komórki macierzyste raka i ich niszę. wewn. J. Mol. Nauka. 18:E2574. doi: 10.3390/ijms18122574

Puls, TJ, Tan, X, Whittington, CF i Voytik-Harbin, SL (2017). Włóknista mikrostruktura kolagenu 3D kieruje fenotypem komórek raka trzustki i służy jako krytyczny parametr projektowy dla fenotypowych modeli EMT. PLoS ONE 12:e0188870. doi: 10.1371/journal.pone.0188870

Raeber, GP, Lutolf, MP i Hubbell, JA (2005). Hydrożele PEG modyfikowane molekularnie: nowy system modelowy do proteolitycznej migracji komórek. Biofizyka. J. 89, 1374�. doi: 10.1529/biophysj.104.050682

Ravi, M., Paramesh, V., Kaviya, SR, Anuradha, E. i Solomon, FD (2015). Systemy hodowli komórek 3D: zalety i zastosowania. J. Komórka. Fizjol. 230, 16�. doi: 10.1002/jcp.24683

Rimann, M. i Graf-Hausner, U. (2012). Syntetyczne wielokomórkowe systemy 3D do opracowywania leków. Aktualn. Opinia. Biotechnologia. 23, 803�. doi: 10.1016/j.copbio.2012.01.011

Ryan, S.L., Baird, A.M., Vaz, G., Urquhart, A.J., Senge, M., Richard, D.J., et al. (2016). Metody odkrywania leków wykorzystujące trójwymiarową hodowlę komórkową. Testowanie leków Dev. Technol. 14, 19�. doi: 10.1089/dod.2015.670

Sathaye S., Mbi A., Sonmez C., Chen Y., Blair D.L., Schneider J.P. i in. (2015). Reologia hydrożeli fizycznych na bazie peptydów i białek: czy codzienne pomiary tylko drapią powierzchnię? Wiley Interdiscip. Ks. Nanomed. Nanobiotechnol. 7, 34�. doi: 10.1002/wnan.1299

Schneider, J.P., Pochan, D.J., Ozbas, B., Rajagopal, K., Pakstis, L. i Kretsinger, J. (2002). Responsywne hydrożele z wewnątrzcząsteczkowego fałdowania i samoorganizacji zaprojektowanego peptydu. J. Am. Chem. Soc. 124, 15030�. doi: 10.1021/ja027993g

Sebens, S. i Schafer, H. (2012). Zrąb guza jako mediator lekooporności – potencjalny cel poprawy terapii przeciwnowotworowej? Aktualn. Farmacja Biotechnologia. 13, 2259�. doi: 10.2174/138920112802501999

Shamir, ER i Ewald, AJ (2014). Trójwymiarowa kultura organotypowa: eksperymentalne modele biologii i chorób ssaków. Nat. Ks. Mol. Biol. 15, 647�. doi: 10.1038/nrm3873

Shri, M., Agrawal, H., Rani, P., Singh, D. i Onteru, SK (2017). Wisząca kropla, najlepsza trójwymiarowa (3D) metoda hodowli pierwotnych hepatocytów bawołów i owiec. Nauka. Reprezentant. 7:1203. doi: 10.1038/s41598-017-01355-6

Silva, J.M., Garc໚, J.R., Reis, RL, Garc໚, A.J. i Mano, J.F. (2017). Dostrajanie właściwości adhezyjnych komórek poprzez łączenie warstwa po warstwie chitozanu i alginianu. Acta Biomater. 51, 279�. doi: 10.1016/j.actbio.2017.01.058

Simian, M. i Bissell, M.J. (2017). Organoidy: historyczna perspektywa myślenia w trzech wymiarach. J. Cell Biol. 216, 31�. doi: 10.1083/jcb.201610056

Sittampalam S., Eglen R., Ferguson S., Maynes JT, Olden K., Schrader L. i in. (2015). Trójwymiarowe testy hodowli komórkowych: czy są bardziej przewidywalne? in vivo skuteczność niż w przypadku jednowarstwowych testów komórkowych 2D? Testowanie leków Dev. Technol. 13, 254�. doi: 10.1089/adt.2015.29001.rtd

A. Sivaraman, J.K. Leach, S. Townsend, T. Iida, B.J. Hogan, D.B. Stolz i in. (2005). Mikroskala in vitro fizjologiczny model wątroby: ekrany prognostyczne metabolizmu leków i indukcji enzymatycznej. Aktualn. Metab. 6, 569�. doi: 10.2174/138920005774832632

Sleeman, J.P. (2012). Nisza przerzutowa i progresja zrębu. Przerzuty raka Rev. 31, 429�. doi: 10.1007/s10555-012-9373-9

Smith, A.M., Williams, RJ, Tang, C., Coppo, P., Collins, R.F., Turner, M.L., et al. (2008). Fmoc-difenyloalanina samoorganizuje się do hydrożelu dzięki nowatorskiej architekturze opartej na połączonych ze sobą arkuszach π-π β. Przysł. Matko. 20, 37�. doi: 10.1002/adma.200701221

Smith, S.C., Baras, A.S., Lee, J.K. i Theodorescu, D. (2010). Zasada COXEN: tłumaczenie podpisów in vitro chemiowrażliwość na narzędzia do przewidywania wyników klinicznych i odkrywania leków w raku. Cancer Res. 70, 1753�. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-09-3562

Souza, G.R., Molina, J.R., Raphael, R.M., Ozawa, M.G., Stark, D.J., Levin, C.S., et al. (2010). Trójwymiarowa hodowla tkankowa oparta na magnetycznej lewitacji komórek. Nat. Nanotechnologia. 5, 291�. doi: 10.1038/nnano.2010.23

Stadler M., Walter S., Walzl A., Kramer N., Unger C., Scherzer M. i in. (2015). Zwiększona złożoność nowotworów: analiza i modelowanie interakcji ludzkich komórek nowotworowych z ich mikrośrodowiskiem. Nasienie. Rak Biol. 35:107�. doi: 10.1016/j.semcancer.2015.08.007

K. Stock, M.F. Estrada, S. Vidic, K. Gjerde, A. Rudisch, V.E. Santo i in. (2016). Uchwycenie złożoności guza in vitro: analiza porównawcza modeli guzów 2D i 3D do odkrywania leków. Nauka. Reprezentant. 6:28951. doi: 10.1038/srep28951

Sutherland, RM (1988). Interakcje komórkowe i środowiskowe w mikroregionach guza: wielokomórkowy model sferoidalny. Nauki ścisłe 240, 177�. doi: 10.1126/science.2451290

Sutherland, R.M., Inch, W.R., McCredie, J.A. i Kruuv, J. (1970). Wieloskładnikowa krzywa przeżycia promieniowania z wykorzystaniem in vitro model guza. wewn. J. Radiat. Biol. Wzgl. Stadnina. Fiz. Chem. Med. 18, 491�. doi: 10.1080/09553007014551401

Takasato, M., Er, P.X., Chiu, H.S., Maier, B., Baillie, G.J., Ferguson, C. i in. (2015). Organoidy nerek z ludzkich komórek iPS zawierają wiele linii i modelują ludzką nefrogenezę. Natura 526, 564�. doi: 10.1038/nature15695

Tibbitt, MW i Anseth, KS (2009). Hydrożele jako macierz zewnątrzkomórkowa naśladuje w hodowli komórek 3D. Biotechnologia. Bioeng. 103, 655�. doi: 10.1002/bit.22361

Timm, D.M., Chen, J., Sing, D., Gage, J.A., Haisler, W.L., Neeley, S.K. i in. (2013). Wysokowydajny trójwymiarowy test migracji komórek do badań przesiewowych toksyczności za pomocą makroskopowej analizy obrazu opartej na urządzeniach mobilnych. Nauka. Reprezentant. 3:3000. doi: 10.1038/srep03000

Toledano, S., Williams, RJ, Jayawarna, V. i Ulijn, R.V. (2006). Wyzwolona enzymatycznie samoorganizacja hydrożeli peptydowych poprzez odwróconą hydrolizę. J. Am. Chem. Soc. 128, 1070�. doi: 10.1021/ja056549l

H. Tseng, J.A. Gage, R.M. Raphael, R.H. Moore, T.C. Killian, K.J. Grande-Allen i in. (2013). Montaż trójwymiarowego wielotypowego modelu kokultury oskrzelików z wykorzystaniem lewitacji magnetycznej. Tkanka inż. Metody C 19, 665�. doi: 10.1089/ten.tec.2012.0157

Turley, SJ, Cremasco, V. i Astarita, JL (2015). Cechy immunologiczne komórek zrębu w mikrośrodowisku guza. Nat. Wielebny Immunol. 15, 669�. doi: 10.1038/nri3902

Tyler, WJ (2012). Mechanobiologia funkcji mózgu. Nat. Ks. Neurosci. 13, 867�. doi: 10.1038/nrn3383

Valastyan, S. i Weinberg, R.A. (2011). Przerzuty nowotworu: wglądy molekularne i ewoluujące paradygmaty. Komórka 147, 275�. doi: 10.1016/j.komórka.2011.09.024

van de Wetering, M., Francies, H.E., Francis, J.M., Bounova, G., Iorio, F., Pronk, A., et al. (2015). Prospektywne wyprowadzenie żywego biobanku organoidów pacjentów z rakiem jelita grubego. Komórka 161, 933�. doi: 10.1016/j.cell.2015.03.053

P. Villoslada, B. Moreno, I. Melero, J.L. Pablos, G. Martino, A. Uccelli i in. (2008). Immunoterapia chorób neurologicznych. Clin. Immunol. 128, 294�. doi: 10.1016/j.clim.2008.04.003

Wallace, D.G. i Rosenblatt, J. (2003). Systemy żelowe kolagenowe do przedłużonego dostarczania i inżynierii tkankowej. Przysł. Dostawa narkotyków. Obrót silnika. 55, 1631�. doi: 10.1016/j.addr.2003.08.004

Y. Wang, Z. Zhang, L. Xu, X. Li i H. Chen (2013). Hydrożele fluorowcowanych Fmoc-krótkich peptydów o potencjalnym zastosowaniu w inżynierii tkankowej. Koloidy Surfuj. B Biointerfejsy 104, 163�. doi: 10.1016/j.colsurfb.2012.11.038

Weber, L.M., Hayda, K.N., Haskins, K. i Anseth, K.S. (2007). Wpływ oddziaływań komórka-macierz na funkcję zamkniętych komórek beta w hydrożelach funkcjonalizowanych peptydami adhezyjnymi pochodzącymi z macierzy. Biomateriały 28, 3004�. doi: 10.1016/j.biomaterials.2007.03.005

Weeber, F., Ooft, S.N., Dijkstra, KK i Voest, EE (2017). Organoidy nowotworowe jako przedkliniczny model raka do odkrywania leków. Chemia komórkowa. Biol. 24, 1092�. doi: 10.1016/j.chembiol.2017.06.012

Williams, A.S., Kang, L. i Wasserman, D.H. (2015).Macierz zewnątrzkomórkowa a insulinooporność. Trendy Endokrynol. Metab. 26, 357�. doi: 10.1016/j.tem.2015.05.006

C. Wong, D.M. Gilkes, H. Zhang, J. Chen, H. Wei, P. Chaturvedi i in. (2011). Czynnik indukowany hipoksją 1 jest głównym regulatorem tworzenia nisz przerzutowych raka piersi. Proc. Natl. Acad. Nauka. USA. 108, 16369�. doi: 10.1073/pnas.1113483108

Worthington, P., Drake, KM, Li, Z., Napper, A.D., Pochan, D.J. i Langhans, SA (2017). Hydrożele o strukturze spinki do włosów beta jako rusztowania do wysokowydajnego odkrywania leków w trójwymiarowej hodowli komórkowej. Analny. Biochem. 535, 25�. doi: 10.1016/j.ab.2017.07.024

Worthington, P., Pochan, DJ i Langhans, SA (2015). Hydrożele peptydowe - wszechstronne matryce do hodowli komórek 3D w medycynie onkologicznej. Z przodu. Płk. 5:92. doi: 10.3389/fonc.2015.00092

Wynn, TA, Chawla, A. i Pollard, JW (2013). Biologia makrofagów w rozwoju, homeostazie i chorobie. Natura 496, 445�. doi: 10.1038/nature12034.

Wynn, TA i Ramalingam, TR (2012). Mechanizmy zwłóknienia: tłumaczenie terapeutyczne choroby zwłóknieniowej. Nat. Med. 18, 1028�. doi: 10.1038/nm.2807

Xu, X., Farach-Carson, MC i Jia, X. (2014). Trójwymiarowy in vitro modele nowotworów do badań nad rakiem i oceny leków. Biotechnologia. Przysł. 32, 1256�. doi: 10.1016/j.biotechadv.2014.07.09

Yan, C. i Pochan, D.J. (2010). Właściwości reologiczne hydrożeli na bazie peptydów do zastosowań biomedycznych i innych. Chem. Soc. Obrót silnika. 39, 3528�. doi: 10.1039/b919449p

Yang, X.B., Bhatnagar, R.S., Li, S. i Oreffo, R.O. (2004). Biomimetyczne rusztowania kolagenowe do wzrostu i różnicowania ludzkich komórek kostnych. Tkanka inż. 10, 1148�. doi: 10.1089/dziesięć.2004.10.1148

Yang, Z. i Zhao, X. (2011). Model 3D linii komórkowych raka jajnika na rusztowaniu z nanowłókien peptydowych w celu zbadania interakcji komórka-rusztowanie i oporności chemioterapeutycznej leków przeciwnowotworowych. wewn. J. Nanomed. 6, 303�. doi: 10.2147/IJN.S15279

Zhang, S., Gelain, F. i Zhao, X. (2005). Projektant samoorganizujących się rusztowań z nanowłókien peptydowych do trójwymiarowych hodowli komórek tkankowych. Nasienie. Rak Biol. 15, 413�. doi: 10.1016/j.semcancer.2005.05.007

Zhang S., Lockshin C., Herbert A., Winter E. i Rich A. (1992). Zuotin, przypuszczalne białko wiążące Z-DNA w Saccharomyces cerevisiae. EMBO J. 11, 3787�.

Zhang Y.S. i Khademhosseini A. (2017). Postępy w hydrożelach inżynieryjnych. Nauki ścisłe 356:eaaf3627. doi: 10.1126/science.aaf3627

Zhou, M., Smith, A.M., Das, A.K., Hodson, N.W., Collins, R.F., Ulijn, R.V., et al. (2009). Samoorganizujące się hydrożele na bazie peptydów jako rusztowania dla komórek zależnych od zakotwiczenia. Biomateriały 30, 2523�. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.01.010

Zhu, J. (2010). Bioaktywna modyfikacja hydrożeli poli(glikolu etylenowego) do inżynierii tkankowej. Biomateriały 31, 4639�. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.02.044

Zollinger, AJ i Smith, ML (2017). Fibronektyna, klej pozakomórkowy. Matryca Biol. 60�, 27�. doi: 10.1016/j.matbio.2016.07.011

Słowa kluczowe: trójwymiarowa hodowla komórkowa, hydrożel, sferoid, wysokoprzepustowe badanie przesiewowe, macierz zewnątrzkomórkowa

Cytat: Langhans SA (2018) Trójwymiarowy w Vitro Modele hodowli komórkowych w odkrywaniu leków i repozycjonowaniu leków. Z przodu. Pharmacol. 9:6. doi: 10.3389/fphar.2018.00006

Otrzymano: 27 listopada 2017 r. Przyjęto: 3 stycznia 2018 r.
Opublikowano: 23 stycznia 2018 r.

Yuhei Nishimura, Podyplomowa Szkoła Medyczna Uniwersytetu Mie, Japonia

Franz Rl, Universitätsklinikum Frankfurt, Niemcy
Johannes F. W. Greiner, Uniwersytet Bielefeld, Niemcy

Prawa autorskie © 2018 Langhans. Jest to artykuł z otwartym dostępem rozpowszechniany na warunkach licencji Creative Commons Attribution License (CC BY). Wykorzystywanie, rozpowszechnianie lub powielanie na innych forach jest dozwolone, pod warunkiem wskazania autora (autorów) lub licencjodawcy oraz cytowania oryginalnej publikacji w tym czasopiśmie, zgodnie z przyjętą praktyką akademicką. Zabrania się używania, rozpowszechniania lub powielania, które nie są zgodne z niniejszymi warunkami.



Uwagi:

  1. Faing

    Myślę, że nie masz racji. Mogę bronić pozycji.

  2. Vulkree

    Jest to niezwykła, raczej cenna odpowiedź

  3. Khafra

    Prawdopodobnie nic nie powiem

  4. Frollo

    Nie mogę się z tobą nie zgodzić.

  5. Foursan

    Przepraszam, że przeszkadzam... U mnie podobna sytuacja. Zapraszam do dyskusji.

  6. JoJotilar

    W tym coś jest. Oczywiście bardzo dziękuję za informacje.



Napisać wiadomość