Perfekte 3D-Sphäroide für die Krebsforschung mit BIOFLOAT
Die Krebsforschung stützt sich auf zellbasierte Modellsysteme, um das Wachstum und die Progression von Tumoren zu verstehen und in der Folge neue therapeutische Medikamente zu entdecken. Herkömmliche Monoschichtkulturen werden in diesem Zusammenhang häufig verwendet, da sie in der Lage sind, eine gut kontrollierte, homogene Zellumgebung zu erzeugen und die mikroskopische Analyse zu vereinfachen. Allerdings sind 2D-Kulturen nicht in der Lage, die In-vivo-Mikroumgebung der Zellen nachzubilden, weshalb die meisten Arzneimitteltests, die an 2D-Monoschichtzellen durchgeführt werden, bei der Übertragung auf Tiermodelle oder Menschen unzureichend sind (1).
3D-Zellkulturmodelle sind zur Methode der Wahl geworden, um die Einschränkungen von Monoschichtzellen zu überwinden. In einer 3D-Zellkulturplattform werden Tumorzellen in Suspension gezüchtet und aggregieren selbst zu 3D-Sphäroiden, die aus extrazellulärer Matrix (ECM) bestehen (2). Diese Aggregate ahmen dann in vivo Zell-Zell- und Zell-ECM-Wechselwirkungen in jeder Dimension sowie die Aktivierung zellulärer Signalwege nach, die für solide Tumoren typisch sind. Das dichte 3D-Netzwerk fungiert auch als physische Barriere für Medikamente und umfasst eine große Anzahl ruhender Zellen mit einer erhöhten Überlebensrate und krebsspezifischer Genexpression (2,3). Die Bedingungen sind ideal, um in vivo eine Tumor-Mikroumgebung zu schaffen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Tumorsphäroide resistenter gegen Chemotherapeutika sind, was sie für den Einsatz in Arzneimitteltests geeignet macht (3).
Sphäroide werden üblicherweise in Wellplatten kultiviert, die mit einer speziellen Beschichtung wie der BIOFLOAT Flex-Beschichtungslösung beschichtet sind. Diese Beschichtung gewährleistet eine hydrophile zellabweisende Beschichtung, die die Zellen zur Selbstaggregation zwingt. Sphäroidsysteme können modifiziert werden durch: i) Sphäroidmorphologie, ii) Sphäroidanzahl, iii) Sphäroidbildung im Laufe der Zeit, iv) Sphäroidgröße und v) Zelllinie und Co-Kultur. Alle diese Parameter können die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit dieser Kulturen bestimmen (4, 5).
Zu diesem Zweck bieten BIOFLOAT Flex oder vorbeschichtete Platten folgende Vorteile:
1) Im Vergleich zu Benchmark-Platten ermöglichen BIOFLOAT-beschichtete Platten die Bildung eines runden Zellsphäroids pro Vertiefung, was ein wichtiges Kriterium für die Generierung einer reproduzierbaren, zuverlässigen Zell- und Hochdurchsatzanalyse ist, da eine solche Analyse eine gleichmäßige Verteilung von einem ( symmetrisches) Sphäroid pro Well für die spezifische Auslesung durch automatisierte Systeme (5).
2) In den meisten Zellkultursystemen wird die Größe des Sphäroids durch die anfängliche Aussaatdichte bestimmt, die zwischen den Zelllinien unterschiedlich sein kann.
3) Um die in soliden Tumoren vorkommende zelluläre Heterogenität zu rekapitulieren, werden Sphäroide oft in Co-Kulturen mit unterschiedlichen Verhältnissen von Krebs- zu Stromazellen kultiviert, um die In-vivo-Bedingungen besser nachzuahmen. Meistens fungiert eine Zelllinie als Feederzellen für die andere Zelllinie (5, 6).
Für die Krebsforschung ist es von Bedeutung, eine modifizierbare In-vitro-Plattform zu schaffen, um das Wachstum und die Progression solider Tumoren zu verstehen. In diesem Zusammenhang BIOFLOAT Sphäroid
Das Kultursystem ist eine ausgezeichnete Wahl, die die Erzeugung runder und gleichmäßiger Sphäroide ermöglicht, wobei die Sphäroidmorphologie leicht durch Modifizieren der anfänglichen Aussaatzahl oder des Zelllinienmodells feinabgestimmt werden kann. Darüber hinaus können Kokulturen von Tumorzellen mit mehreren Zelllinien durchgeführt werden, um komplexe und relevante Modelle für die grundlegende Krebs- oder Pharmaforschung aufzubauen.
Bibliographie
1. Jensen, C. und Y. Teng, ist es an der Zeit, mit dem Übergang von der 2D- zur 3D-Zellkultur zu beginnen? Front Mol Biosci, 2020. 7(33).
2. Costa, EC, et al., 3D-Tumorsphäroide: ein Überblick über die für ihre Analyse verwendeten Werkzeuge und Techniken. Biotechnol Adv, 2016. 34(8): p. 1427-1441.
3. Imamura, Y., et al., Vergleich von 2D- und 3D-Kulturmodellen als Arzneimitteltestplattformen bei Brustkrebs. Oncol Rep, 2015. 33(4): p. 1837-43.
4. Costa, EC, et al., Optimierung der Flüssigkeitsüberlagerungstechnik zur Formulierung heterogener 3D-Cokulturmodelle. Biotechnol Bioeng, 2014. 111(8): p. 1672–1685. 5. https://facellitate.com/wp-content/uploads/Establishment-of-perfect-3D-spheroids-for-1.pdf
6. Kamatar A, Gunay G, Acar H. Natürliche und synthetische Biomaterialien für die Entwicklung mehrzelliger Tumorsphäroide. Polymere. 2020; 12(11):250
