کشت سه بعدی سلول چیست؟
کشت سه بعدی سلول یک محیط کشت سلول است که به سلول ها اجازه رشد و تعامل با ماتریکس خارج سلولی اطراف را در سه بعد می دهد. این در تضاد با کشت سلولی دو بعدی سنتی است که در آن سلول ها در یک تک لایه مسطح روی یک صفحه رشد می کنند.
ویژگی کشت سه بعدی سلول
به طور گسترده پذیرفته شده است که سیستم های کشت سه بعدی سلول شرایط فیزیولوژیکی را بهتر از سیستم های دو بعدی سنتی شبیه سازی می کنند. اگرچه اجزای ماتریکس خارج سلولی به شدت رفتار سلول را تعدیل می‌کنند، اما مطالعات متعددی بر اهمیت حس مکانیکی در کنترل عملکردهای مختلف سلولی مانند رشد، تکثیر، تمایز و مهاجرت تأکید کردند. بافت های انسانی با درجات مختلف سفتی مشخص می شوند و پاتولوژی های مختلف (مانند تومور یا فیبروز) از طریق تغییر ساختار ماتریکس خارج سلولی باعث تغییر در خواص مکانیکی می شوند.
علاوه بر این، این تغییرات بر پیشرفت بیماری و پاسخ درمانی تأثیر دارد. از این رو، توسعه سکوهایی که سفتی آنها قابل تعدیل باشد ممکن است دانش ما را از رفتار سلول تحت محرک های استرس مکانیکی مختلف بهبود بخشد.یک رویکرد به خوبی تثبیت شده برای کشت سه بعدی سلول، رشد سلول‌ها بر روی داربست‌های سه بعدی است که معمولاً از پلیمرهای زیستی تشکیل شده‌اند که برای تقلید از ماتریکس خارج سلولی فیزیولوژیکی (ECM) مرتب شده‌اند.
چرا از کشت سه بعدی سلول استفاده می کنیم؟
سلول‌هایی که به‌عنوان مدل‌های سه‌بعدی کشت می‌شوند، ویژگی‌هایی را نشان می‌دهند که به شرایط پیچیده در داخل بدن نزدیک‌تر هستند. مدل‌های کشت سه‌بعدی برای انتقال یافته‌های مطالعه برای کاربردهای تست درون تنی واقعی‌تر هستند. همچنین از کشت های سه بعدی می توان برای غربالگری داروهای مولکولی کوچک یا دستکاری ژنتیکی برای درک مسیرهای بیماری استفاده کرد. در مقایسه با کشت‌های دو بعدی، کشت سه بعدی سلول با دقت بیشتری اثربخشی یا سمیت درمان دارویی را پیش‌بینی می‌کنند.
ویژگی کشت کشت سلولی سه بعدی در مقابل کشت سلول دو بعدی سنتی
هنگامی که هدف مدل‌سازی دقیق رویدادهای فیزیولوژیکی در شرایط آزمایشگاهی است، یک مدل کشت سلولی سه بعدی اغلب برتر از مدل‌های دو بعدی در نظر گرفته می‌شود. مزایای اصلی کشت سه بعدی سلول شامل برهمکنش های سلولی (شبیه شرایط داخل بدن)، تقسیم سلولی و مورفولوژی است، زیرا شکل سه بعدی با دقت بیشتری از محیط طبیعی سلول ها تقلید می کند. این همچنین به این معنی است که بیان ژن و مورفولوژی بیشتر نماینده بدن انسان است. مزیت کلیدی دیگر این است که سلول‌ها دسترسی متغیری به اکسیژن، مواد مغذی، متابولیت‌ها و مولکول‌های سیگنال‌دهنده دارند، در حالی که در دوبعدی، سلول‌ها دسترسی نامحدود به آنها و در مقادیر مساوی دارند.
بیشتر بخوانید: کدام حیوانات مناسب برای القای مدل های حیوانی هستند؟
روش کشت سه بعدی سلول
مدل‌های کشت کشت سه بعدی سلولرا می‌توان بر اساس روش به دو دسته اصلی طبقه‌بندی کرد:
1) روش‌های مبتنی بر داربست با استفاده از هیدروژل یا داربست‌های ساختاری
2) روش‌های بدون داربست با استفاده از تجمعات سلولی آزادانه شناور، که معمولاً به عنوان spheroids شناخته می‌شوند. انتخاب روش اساساً به ماهیت خود سلول‌ها و همچنین به اهداف و هدف کشت سه بعدی بستگی دارد.
کاربردهای کشت سه بعدی سلول چیست؟
کشت سه بعدی سلول کاربردهای متعددی در زمینه علوم زیستی دارد. این کاربردها را می توان به سه دسته تقسیم کرد:
- تحقیقات سرطان
- کشت سلول های بنیادی
- سمیت دارویی و غربالگری.
سلول ها چگونه به داربست ها متصل می شوند؟
بلافاصله پس از کاشت داربست مهندسی بافت در ارگانیسم یا تماس با محیط های کشت سلولی، جذب پروتئین به سطح آن اتفاق می افتد و واسطه چسبندگی سلولی است و همچنین سیگنال هایی را از طریق گیرنده های چسبندگی سلولی، عمدتاً اینتگرین ها، به سلول می دهد.
انواع کشت سه بعدی سلول
سلول های کشت شده در آزمایشگاه را می توان به سه نوع مختلف طبقه بندی کرد:
- سلول های اولیه
- سلول های تبدیل شده
- سلول های خود تجدید شونده.
مزایا کشت سه بعدی سلول چیست؟
سلول های بنیادی رشد یافته در داربست، پتانسیل تمایز بسیار بالاتری را نشان می دهند. مطالعات ایمنی و اثربخشی دارو در محیط های سه‌بعدی کارآمد و نسبتاً آسان‌تر است و زمان صرف شده برای کشف دارو توسط شرکت‌های داروسازی را کاهش می‌دهد.
کشت کشت سه بعدی سلول بدون داربست چگونه انجام می شود؟
روش‌های کشت سه‌بعدی سلول بدون داربست به خود تجمعی سلول‌ها در صفحات کشت تخصصی، مانند میکروپلیت‌های قطره‌ای آویزان، صفحات با چسبندگی کم با پوشش چسبندگی بسیار کم که تشکیل کروی را ارتقا می‌دهد و صفحات میکروالگو که امکان کشت سلول‌های میکروسیالی را می‌دهد، متکی هستند.