美國宇航局3D細胞微重力培養(yǎng)系統(tǒng) 返回列表頁

美國宇航局3D細胞微重力培養(yǎng)系統(tǒng)

近年來,美國旋轉(zhuǎn)三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)已經(jīng)成為應(yīng)用微載體技術(shù)進行細胞大規(guī)模擴增的一一種較常用細胞培養(yǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于美國航空

航天局為模擬空間微重力效應(yīng)而設(shè)計的一種三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)。該三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)既可以用于微載體大規(guī)模細胞培養(yǎng),又能在其內(nèi)培

育細胞與支架形成的三維空間復合體。至今,近百種組織細胞均在該系統(tǒng)內(nèi)成功進行了大規(guī)模擴增。

發(fā)明于美國NASA的上一能在體外進行的“人的三維細胞/組織培養(yǎng)系統(tǒng)已進入中國。該系統(tǒng)應(yīng)用面廣, 從癌癥和愛滋病研究,到組織工程

和工業(yè)制藥。該系統(tǒng)具有普通培養(yǎng)裝置wu可比擬的三大特點:

(1)高分化度該系統(tǒng)使高分化的人體組織能在實驗室中生長,模仿感興趣的器官和腫瘤。

(1)高分化度:該系統(tǒng)使高分化的人體組織能在實驗室中生長,模仿感興趣的器官和腫瘤。

(2)模擬微重力:以前要在體外模擬正常組織的微環(huán)境因細胞外基質(zhì)太復雜和難適應(yīng)環(huán)境而受阻,而細胞外基質(zhì)對于調(diào)節(jié)細胞骨架和細胞

核基質(zhì)蛋白重要。該系統(tǒng)使分裂原本應(yīng)在一起的細胞組織成分的重 力問題得到解決。

(3)三維細胞培養(yǎng):普通三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)因要保持細胞的懸浮而產(chǎn)生剪切力。其破壞了細胞間和細胞與基質(zhì)間的穩(wěn)定,使組織和細胞集

中于自身的修復，獻大影響其生長和其它的正常生理功能。發(fā)孝罐主要培養(yǎng)大量細菌，不適于大量培養(yǎng)人及其它哺乳動物細胞組織,因

很難把大量的細胞移植到發(fā)孝罐中，即使能夠培養(yǎng)，所得的細胞數(shù)也有限且很難生成組織。而該系統(tǒng)行且可用于大規(guī)模生產(chǎn),其細胞的成

活率平均為97%且分化度高

傳統(tǒng)靜態(tài)細胞培養(yǎng)是在培養(yǎng)瓶或皿中進行的。無論是細胞或組織均生長在二維平面空間并接觸玻璃或塑料表面。這樣的方式會影響細胞

中基因的表達且無法持續(xù)生長及分化。同時，平面培養(yǎng)的細胞還會發(fā)生“去分化"(dedifferentiation)現(xiàn)象使培養(yǎng)的細胞逐漸失去其來源組織

的許多生理特征。而大部分動態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)中細胞或組織是有物理的外力而懸浮的有許多包括液態(tài)剪切力在內(nèi)的因素會導致細胞及組織損

傷。

該三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)是一種dain覆 傳統(tǒng)的三度空間微重力培養(yǎng)系統(tǒng)。其利用培養(yǎng)盤或培養(yǎng)管柱進行培養(yǎng),將培養(yǎng)液、細胞或組織一起加入

培養(yǎng)盤或培養(yǎng)管柱中，并去除所有氣泡。培養(yǎng)盤或培養(yǎng)管柱安裝于具旋轉(zhuǎn)馬達之基座上,內(nèi)部組織、細胞或細胞團塊因旋轉(zhuǎn)切線力量及重

力雙重影響下而保持懸浮狀態(tài)。隨著細胞或組織成長，旋轉(zhuǎn)速度可做調(diào)整,細胞形成團塊之后,必須提高轉(zhuǎn)速使其不會沉降而碰觸底部。

旋轉(zhuǎn)的目的是要讓所有細胞均勻交換養(yǎng)分和氣體,并且細胞和細胞之間可有足夠的接觸，有利于細胞聚集。另外,不論是培養(yǎng)盤或培養(yǎng)管

柱背側(cè)均具備硅膠制成的換氣膜以利進行氣體交換,使細胞/組織得到充分氧氣及排除代謝后的廢氣。

生長其中的細胞或組織是以自由落體的狀態(tài)懸浮, 沒有攪拌器、氣泡等破壞性壓力, 故組織在培養(yǎng)液中得以自由降落、翻轉(zhuǎn)并與培養(yǎng)液

充分混合,其容器內(nèi)各方向的力量達到平衡,所以細胞/組織不會受到單一方向的力量影響,可朝任意方向均勻生長是市面上一可使細胞

自由生長分化,增加細胞增殖速率,減少細胞死亡和有效增加細胞產(chǎn)物分泌的系統(tǒng)。而且,相比其他的三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng),該三維細胞培

養(yǎng)系統(tǒng)可以克服長期困擾三維細胞培養(yǎng)的內(nèi)生(ingrowth)不足的限制,從而可以真正用來培養(yǎng)工程組織(engineered tissue),使之用于藥

物、醫(yī)學研究及再生醫(yī)學、細胞療法。

該三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)將細胞研究芾入更多元化、更進一步的領(lǐng)域,應(yīng)用范圍十分廣 泛,無論在學術(shù)研究或臨床研究上都有相當?shù)膽?yīng)用價

值。無論是培養(yǎng)人體組織以進行治療藥物的研究,或是培養(yǎng)替代的組織，進行再生醫(yī)學及細胞治療,例如肝臟、皮膚、骨髓、軟骨、心

肌、肺或其他組織等，均提 供了佳的研究系統(tǒng),以達到接近體內(nèi)環(huán)境的條件科學家更可利用此系統(tǒng)進行腫瘤細胞、病毒或其他可生產(chǎn)蛋

白質(zhì)、酵素、荷爾蒙、抗原或抗體等重要物質(zhì)的細胞的培養(yǎng)。該三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)還提供了ex vivo培養(yǎng)環(huán)境,研究者可利用RCCS以探

討微環(huán)境因子，對細胞分化和功能的影響。

在該三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)使用肝細胞培養(yǎng)的肝臟組織