EVOLUZIONE DA COLTURE CELLULARI 2D A 3D

La coltura cellulare è uno strumento importante e necessario nella scoperta di farmaci, nella ricerca sul cancro e negli studi sulle cellule staminali. Le cellule vengono coltivate utilizzando metodi bidimensionali, ma ora si sono evoluti metodi nuovi e migliorati che hanno implementato tecniche di coltura cellulare 3D. Quando si eseguono esperimenti di colture cellulari 3D, è necessario manipolare l'ambiente cellulare. Imitare le cellule in vivo per fornire informazioni più accurate sull'interazione cellula-cellula, caratteristiche del tumore, scoperta di farmaci, profilo metabolico e studiare vari tipi di malattie. Esistono tecniche basate su impalcature tra cui supporto a base di idrogel, supporto in materiale polimerico duro, fibra di vetro idrofila, per citarne alcuni. Allo stesso modo, esistono tecniche senza impalcature per creare queste colture cellulari 3D, ovvero micropiastre a goccia sospese, levitazione magnetica e micropiastre sferoidali con rivestimento a bassissimo attacco. (1)

METODI DI COLTURA 3D: progetta gli sferoidi in base alle tue esigenze sperimentali

Le tecniche basate su impalcature offrono una serie di vantaggi. Gli idrogel sono unici perché sono in grado di imitare la matrice extracellulare consentendo al tempo stesso a fattori solubili come citochine e fattori di crescita di viaggiare attraverso il tessuto come un gel. (2) Sono anche versatili nel fatto che possono essere utilizzati anche per creare sferoidi e possono essere preparati ed elaborati in molteplici modi a seconda degli esperimenti eseguiti. Studi recenti hanno affermato che i modelli 3D consentono lo screening dei farmaci e l'osservazione di diverse forme cellulari, densità cellulare e sensibilità ai farmaci rispetto alle cellule coltivate su monostrato. (3)

L'impiego di vetro idrofilo fibre è ancora da esplorare ma offre un ampio potenziale. Gli organoidi si aggregano in sferoidi formando fibre ECM che collegano insieme singole cellule tramite il legame dell'integrina e imitano il microambiente di alcuni organi per consentire ai ricercatori di modellare le malattie umane attraverso l'uso di cellule staminali pluripotenti derivate dal paziente. (4)

VANTAGGI DELLE TECNICHE SENZA IMPALCATURA:

Evoluzione dei modelli di colture cellulari da semplici bidimensionali a complessi... | Scarica il diagramma scientifico

Le tecniche senza impalcatura sono uniche nella loro capacità di crescere liberamente senza impalcature e di conseguenza offrono vantaggi speciali. Le piastre pendenti consentono la formazione di aggregazione di sferoidi utilizzando la gravità. Gli sferoidi sono appesi in pozzetti aperti senza fondo che spesso sono racchiusi nel fondo della piastra per regolare l'umidità ambientale delle cellule. La levitazione magnetica viene eseguita anche mediante iniezione di cellule con nanoparticelle magnetiche che consentono alla cellula di aggregarsi in uno sferoide quando esposta a un magnete esterno. Ciò crea un ambiente cellulare concentrato in cui l'ECM può essere sintetizzata e analizzata tramite western blotting e altri test biochimici. (5)

Per concludere, sia le tecniche di coltura cellulare 2D che quelle 3D forniscono metodi necessari per far avanzare la ricerca, i metodi di coltura cellulare 3D stanno iniziando a superare i vecchi metodi di coltura cellulare 2D anche se la coltura cellulare 3D è ancora in fase di sviluppo. I vantaggi della coltura cellulare in 3D sono superiori a quelli della coltura cellulare 2D e con il miglioramento delle tecniche di ingegneria dei tessuti, miglioreranno anche i modelli tumorali, le terapie per il trattamento del cancro e le metodologie di test delle malattie.

BIBLIOGRAFIA:

1. È ora di iniziare la transizione dalla coltura cellulare 2D a quella 3D?Jensen Caleb1,2 e Teng Yong1,3,4,5*, 1 Dipartimento di biologia orale e scienze diagnostiche, Dental College of Georgia, Augusta University, Augusta, GA , Stati Uniti , 2 Dipartimento di Biologia, Facoltà di Scienze e Matematica, Università di Augusta, Augusta, GA, Stati Uniti , 3 Georgia Cancer Center, Medical College of Georgia, Università di Augusta, Augusta, GA, Stati Uniti , 4 Dipartimento di Laboratorio Medico , Scienze dell'immagine e radiologiche, College of Allied Health, Augusta University, Augusta, GA, Stati Uniti, 5 Dipartimento di biochimica e biologia molecolare, Medical College of Georgia, Augusta University, Augusta, GA, Stati Uniti, marzo 2020

2. Langhans, SA (2018). Modelli tridimensionali di colture cellulari in vitro nella scoperta e nel riposizionamento di farmaci. Davanti. Farmaco.

3. Van-Minh, L., Mei-Dong, L., Wei-Bin, S., e Jian-Wen, L. (2016). Un modello sferoidale tumorale multicellulare a base di collagene per la valutazione dell'efficienza della somministrazione di farmaci tramite nanoparticelle. Artif. Cellule nanonomizzate. Biotecnologie.

4. Yin, X., Mead, BE, Safaee, H., Langer, R., Karp, JM e Levy, O. (2016). Ingegneria degli organoidi delle cellule staminali. Cellula staminale cellulare 18, 25–38.

5. Haisler, WL, Timm, DM, Gage, JA, Tseng, H., Killian, TC e Souza, GR (2015). Coltura cellulare tridimensionale mediante levitazione magnetica.