Techniques de culture sphéroïde
Cet article décrit brièvement les techniques modernes de culture sphéroïde disponibles.
Cultures en pellets
Dans les systèmes de culture en pellets, les cellules sont poussées vers le fond du tube par centrifugation. Les adhésions cellule-cellule sont ainsi facilitées par la proximité des cellules individuelles au fond. Les surnageants sont ensuite éliminés et le culot cellulaire remis en suspension dans un milieu de culture approprié à la formation de sphéroïdes. Une fois le nombre de cellules connu, la suspension cellulaire est ensuite ajoutée aux puits individuels d'une plaque inférieure en U à 96 puits avec une surface répulsive cellulaire telle que les plaques à 96 puits BIOFLOATTM. Cette méthode forme des sphéroïdes sur une plate-forme rapide et reproductible, ce qui en fait un excellent choix pour le criblage de médicaments à haut débit (1-2).
Culture de suspension statique
Dans cette technique, les sphéroïdes sont formés en perturbant l’adhésion cellule-cellule sur des plaques à fond plat non adhérentes. Ces couches de culture sont constituées d’agar ou de gel d’agarose. Le gel d’agarose est l’option préférée de la méthode de superposition liquide, car il empêche efficacement l’adhésion cellulaire par rapport à l’agar. La perturbation de l'adhésion cellulaire de cette manière favorise alors l'agrégation cellulaire spontanée au-dessus de la surface non adhérente. Un autre biomatériau non adhérent peut être utilisé, tel que l’acide hyaluronique, qui est d’ailleurs plus adapté à une utilisation dans les cultures de sphéroïdes tumoraux (3).
Méthode de chute suspendue
La technique de culture en gouttes suspendues implique l’agrégation d’une seule cellule et un sphéroïde sous forme de gouttelettes. La forme unique des gouttelettes est obtenue en régulant le volume de la goutte ou la densité de la suspension cellulaire. Cette méthode permet de former efficacement des sphéroïdes de taille fixe. La mécanique générale de la méthode des gouttes suspendues comprend une culture cellulaire monocouche, qui est préparée sous forme de suspension et diluée avec un milieu de culture approprié pour atteindre la densité cellulaire souhaitée. Ensuite, la suspension cellulaire est ajoutée dans les puits d'un mini-plateau à l'aide d'une pipette multicanal compatible. Un couvercle est ensuite posé sur le mini-plateau et l'ensemble du mini-plateau est retourné. Les gouttes de suspension cellulaire fixées sur le mini-plateau resteraient alors du côté inversé par tension superficielle. La formation de sphéroïdes de gouttelettes est facilitée par l’action simultanée de la tension superficielle et de la force gravitationnelle (1,4).
Culture du fileur
Ce culture sphéroïde La technique implique une agitation continue de la suspension cellulaire dans un récipient de bioréacteur à fiole tournante. Le sphéroïde résultant est contrôlé par la taille du conteneur du bioréacteur. La force de convection du barreau d'agitation détermine le fluide et la masse dans les récipients et par conséquent la formation de sphéroïdes. Si la suspension cellulaire est agitée trop rapidement, les cellules peuvent être endommagées, tandis que si elle est agitée trop lentement, les cellules peuvent couler au fond du récipient, empêchant la formation de sphéroïdes (1).
Vase à paroi tournante
La technique des vaisseaux à paroi rotative recrée la microgravité par rotation circulaire constante. Comme les cellules sont constamment en rotation, elles restent en suspension dans le vaisseau, entraînant la formation de sphéroïdes circulaires (5-6).
Lab sur une puce
Le laboratoire sur puce est une technique de culture microfluidique couramment utilisée pour l’analyse de cellules uniques et les tests de toxicité des médicaments. La technique du laboratoire sur puce consiste en des dimensions microscopiques représentatives de l’environnement in vivo et recréant ainsi la structure 3D native. Les dispositifs microfluidiques comprennent également des matériaux qui permettent facilement l'oxygène et d'autres facteurs de croissance essentiels à la prolifération. Cela contribue à diminuer l’hypoxie, qui constitue un inconvénient courant associé aux cultures sphéroïdes. Les dispositifs fluidiques modernes offrent également des conceptions diverses, à un coût réduit, et permettent une surveillance en temps réel des cellules dans un microenvironnement facilement modifiable, ce qui en fait le premier choix pour les analyses à haut débit (7,8).
Lévitation magnétique
Le système de lévitation magnétique consiste à mélanger les cellules avec des particules magnétiques et à les soumettre à une force magnétique pendant le processus de culture. Il utilise la magnétophorèse négative, qui imite un état d’apesanteur. La force magnétique exercée fait que les cellules combinées aux particules magnétiques restent en lévitation ou flottent contre la gravité. Cette condition provoque un changement de géométrie de la masse cellulaire et stimule le contact cellulaire, conduisant à l’agrégation cellulaire. De plus, ce système peut également faciliter la co-culture multicellulaire avec différents types de cellules (9-11).
Bibliographie
1. Achilli, TM ; Meyer, J. ; Morgan, JR Avance dans la formation, l'utilisation et la compréhension des sphéroïdes multicellulaires. Avis d'expert. Biol. Là. 2012, 12, 1347-1360.
2. Maritan, SM ; Lian, EY; Mulligan, LM Une méthode d'agrégation cellulaire efficace et flexible pour la production de sphéroïdes 3D. J. Vis. Exp. 2017.
3. Costa, CE ; de Melo-Diogo, D. ; Moreira, AF; Carvalho, député; Correia, IJ Formation de sphéroïdes sur des surfaces non adhésives par technique de superposition de liquide : considérations et approches pratiques. Biotechnologie. J. 2018, 13.
4. Timmins, NE; Nielsen, LK Génération de sphéroïdes tumoraux multicellulaires par la méthode de la goutte suspendue. Méthodes Mol. Méd. 2007, 140, 141-151.
5. Carpenedo, RL; Sargent, Cy; McDevitt, TC La culture en suspension rotative améliore l'efficacité, le rendement et l'homogénéité de la différenciation des corps embryoïdes. Cellules souches 2007, 25, 2224-2234.
6. Manley, P. ; Lelkes, PI Un nouveau système en temps réel pour surveiller l'agrégation cellulaire et les trajectoires dans les bioréacteurs à parois rotatives. J. Biotechnologie. 2006, 125, 416-424.
7. Ziolkowska, K. ; Jedrych, E. ; Kwapiszewski, R. ; Lopacinska, J. ; Skolimowski, M. ; Chudy, M. Système de culture cellulaire microfluidique PDMS/verre pour les tests de cytotoxicité et le passage des cellules. Sens. Actionneurs B Chem. 2010, 145, 533-542.
8. Nie, FQ; Yamada, M. ; Kobayashi, J. ; Yamato, M. ; Kikuchi, A. ; Okano, T. Test de migration cellulaire sur puce utilisant des canaux microfluidiques. Biomatériaux 2007, 28, 4017-4022.
9. Anil-Inevi, M. ; Yaman, S. ; Yildiz, AA; Mese, G. ; Yalcin-Ozuysal, O. ; Tekin, HC; Ozcivici, E. Biofabrication de cultures cellulaires 3D auto-assemblées in situ dans un environnement d'apesanteur généré par lévitation magnétique. Sci. Rapport 2018, 8, 7239.
10. Kim, JA; Choi, JH; Kim, M. ; Rhee, WJ; Fils, B. ; Jung, Hong Kong ; Park, TH Génération à haut débit de sphéroïdes utilisant des nanoparticules magnétiques pour la culture cellulaire tridimensionnelle. Biomatériaux 2013, 34, 8555-8563.
11. Lewis, Nouvelle-Écosse; Lewis, EE; Mullin, M. ; Wheadon, H. ; Dalby, MJ; Berry, CC Les sphéroïdes de cellules souches mésenchymateuses à lévitation magnétique cultivées avec un gel de collagène maintiennent le phénotype et la quiescence. J. Tissue Ing. 2017, 8, 204173141770442.
