کشت سه بُعدی سلول ایجاد محیطی مصنوعی است که در آن سلول ها بتوانند در هر سه بُعد رشد کنند و بر محیط اطرافشان تأثیر بگذارند. بر خلاف محیط دو بعدی ( مثل پتری دیش ) ، یک محیط کشت سه بعدی به سلول ها این اجازه را می دهد که در فضای برون تنی در همهٔ جهت ها رشد کنند، درست مانند شرایطی که در محیط درون تنی وجود دارد. [ ۱] این محیط های کشت سه بعدی معمولاً در بیورآکتور ها رشد پیدا می کنند. بیورآکتورها، کپسول های کوچکی هستند که در آن ها سلول ها می توانند به صورت اسفروئید یا کلونی های سه بعدی رشد کنند. تقریباً ۳۰۰ اسفروئید در شرایط معمول در هر بیورآکتور کشت داده می شود. [ ۱]
مطالعات اولیه در دههٔ ۱۹۸۰ میلادی توسط مینا بیسل از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، اهمیت تکنیک های سه بعدی را برای ساخت مدل های کشت درون کشتگاهی صحیح، برجسته ساخت. این کار بر روی اهمیت ماتریکس خارج سلولی و توانایی کشت ها در ماتریکس های سه بعدی مصنوعی، در تولید ساختارهای چندسلولی مرتبط فیزیولوژیکی همانند ساختارهای آسینار در مدل های سالم و سرطانی بافت پستان، متمرکز بود. این تکنیک ها در مدل های درون کشتگاهی که برای ارزیابی پاسخ های سلولی به ترکیبات دارویی استفاده شده بودند، اعمال گردیدند. [ ۲]
اریک سیمون ( در ۱۹۸۸ در یک گزارش گرنت NIH SBIR ) نشان داد که می توان از الکتروریسی برای تولید حصیرهای فیبری پلی استیرنی و پلی کربناتی در ابعاد نانو و ساب میکرون استفاده کرد ( امروزه به عنوان داربست شناخته می شود ) که به طور ویژه می توان از آن ها به عنوان سوبستراهای سلولی درون کشتگاهی استفاده کرد. این استفادهٔ اولیه از توری ها و شبکه های فیبری الکتروریسی شده برای کشت سلول و مهندسی بافت نشان داد که انواع متفاوتی از سلول ها شامل سلول های HFF HEp_2 و MLE به فیبرها متصل خواهند شد و تکثیر خواهند کرد. فهمیده شد که برخلاف مورفولوژی مسطحی که معمولاً در کشت های دوبُعدی می بینیم، سلول هایی که بر روی فیبرهای الکتروریسی شده رشد داده شده بودند، یک مورفولوژی بیشتر گِرد و سه بعدی که شبیه به بافت بود را نشان دادند که این حالت معمولاً در محیط های درون تنی مشاهده می شود. [ ۳]
در بافت زنده، سلول در یک محیط زیستی سه بعدی با روابط پیچیده و در هم سلول - سلول و سلول - ماتریکس، و دینامیک حمل و نقل پیچیده ای برای مواد مغذی و سلول ها قرار دارد. [ ۴] [ ۵] [ ۶] [ ۷] [ ۸] [ ۹] [ ۱۰] [ ۱۱] [ ۱۲] محیط کشت دوبعدیِ استاندارد یا تک لایه ای برای ترسیم این محیط کافی نیست؛ این مسئله باعث شده است که این محیط ها معمولاً پیش بینی کننده های قابل اطمینانی برای بررسی عملکرد و سمیت داروها در شرایط درون تنی نباشند. [ ۱۳] [ ۱۴] اسفروئیدهای سه بعدی شباهت بیشتری با شرایط درون تنی از نظر ارتباطات سلولی و ایجاد ماتریکس خارج سلولی دارند. [ ۱] این ماتریکس ها کمک می کنند که سلول ها همان گونه که در بافت زنده حرکت می کنند در داخل اسفروئیدهایشان هم حرکت کنند. [ ۶] بدین ترتیب اسفروئیدها مدل های ارتقایافته ای برای مهاجرت سلولی، تمایز، بقا و رشد سلول ها هستند. [ ۱۱] به علاوه، کشت های سه بعدی سلول ترسیم دقیق تری را از قطبیت سلولی فراهم می کنند، حال آن که در محیط دوبعدی، سلول تنها می تواند به طور جزئی قطبیت پیدا کند. [ ۶] علاوه بر این، سلول های رشدیافته در محیط سه بعدی، بیان ژن متفاوتی را از آن هایی که در محیط دوبعدی کشت داده شده اند، نشان می دهند. [ ۶] سومین بعدِ رشد سلول، ارتباط فضایی بیشتری را برای ورودی های مکانیکی و چسبندگی سلولی فراهم می کند که این امر برای اتصال اینتگرین ها، انقباض سلولی و حتی پیام رسانی درون سلولی ضروری است. [ ۱۵] [ ۱۶] انتشار طبیعی حل شونده و اتصال آن به پروتئین های effector ( مثل فاکتورهای رشد و آنزیم ها ) نیز همچنین وابسته به ماتریکس سه بعدی سلول است، بنابراین بعد سوم برای ساخت شیب غلظت حل شونده در ابعاد بافتی نیز ضروری است. [ ۱۷] [ ۱۸] برای مقاصد غربالگری سم شناسی داروها، بررسی بیان ژن سلول هایی که در محیط برون تنی سه بعدی رشد یافته اند سودمندتر از سلول های رشدیافته در محیط دوبعدی است، چراکه بیان ژن در اسفروئیدهای سه بعدی بیشتر به بیان ژن در محیط درون تنی شبیه خواهد بود. محیط های کشت سه بعدی ثبات و طول عمر بهتری از محیط های کشت دوبعدی دارند. [ ۱۹] این به این معناست که آن ها برای مطالعات طولانی مدت و نشان دادن اثرات طولانی مدت داروها مناسب ترند. محیط های سه بعدی همین طور به سلول ها اجازه می دهند که بدون اختلال رشد کنند حال آن که در محیط های دوبعدی، سلول ها نیاز به اجرای منظم تریپسین سازی پروتئازها دارند تا مواد مغذی کافی و رشد سلولی طبیعی برایشان فراهم شود. [ ۲۰] اسفروئیدهای سه بعدی تا ۳۰۲ روز در یک آزمایشگاه، کشت داده شده اند؛ در حالی که هنوز سالم باقی ماندند و بدون سرطانی شدن، رشد داشتند. [ ۱۹]
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفمطالعات اولیه در دههٔ ۱۹۸۰ میلادی توسط مینا بیسل از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، اهمیت تکنیک های سه بعدی را برای ساخت مدل های کشت درون کشتگاهی صحیح، برجسته ساخت. این کار بر روی اهمیت ماتریکس خارج سلولی و توانایی کشت ها در ماتریکس های سه بعدی مصنوعی، در تولید ساختارهای چندسلولی مرتبط فیزیولوژیکی همانند ساختارهای آسینار در مدل های سالم و سرطانی بافت پستان، متمرکز بود. این تکنیک ها در مدل های درون کشتگاهی که برای ارزیابی پاسخ های سلولی به ترکیبات دارویی استفاده شده بودند، اعمال گردیدند. [ ۲]
اریک سیمون ( در ۱۹۸۸ در یک گزارش گرنت NIH SBIR ) نشان داد که می توان از الکتروریسی برای تولید حصیرهای فیبری پلی استیرنی و پلی کربناتی در ابعاد نانو و ساب میکرون استفاده کرد ( امروزه به عنوان داربست شناخته می شود ) که به طور ویژه می توان از آن ها به عنوان سوبستراهای سلولی درون کشتگاهی استفاده کرد. این استفادهٔ اولیه از توری ها و شبکه های فیبری الکتروریسی شده برای کشت سلول و مهندسی بافت نشان داد که انواع متفاوتی از سلول ها شامل سلول های HFF HEp_2 و MLE به فیبرها متصل خواهند شد و تکثیر خواهند کرد. فهمیده شد که برخلاف مورفولوژی مسطحی که معمولاً در کشت های دوبُعدی می بینیم، سلول هایی که بر روی فیبرهای الکتروریسی شده رشد داده شده بودند، یک مورفولوژی بیشتر گِرد و سه بعدی که شبیه به بافت بود را نشان دادند که این حالت معمولاً در محیط های درون تنی مشاهده می شود. [ ۳]
در بافت زنده، سلول در یک محیط زیستی سه بعدی با روابط پیچیده و در هم سلول - سلول و سلول - ماتریکس، و دینامیک حمل و نقل پیچیده ای برای مواد مغذی و سلول ها قرار دارد. [ ۴] [ ۵] [ ۶] [ ۷] [ ۸] [ ۹] [ ۱۰] [ ۱۱] [ ۱۲] محیط کشت دوبعدیِ استاندارد یا تک لایه ای برای ترسیم این محیط کافی نیست؛ این مسئله باعث شده است که این محیط ها معمولاً پیش بینی کننده های قابل اطمینانی برای بررسی عملکرد و سمیت داروها در شرایط درون تنی نباشند. [ ۱۳] [ ۱۴] اسفروئیدهای سه بعدی شباهت بیشتری با شرایط درون تنی از نظر ارتباطات سلولی و ایجاد ماتریکس خارج سلولی دارند. [ ۱] این ماتریکس ها کمک می کنند که سلول ها همان گونه که در بافت زنده حرکت می کنند در داخل اسفروئیدهایشان هم حرکت کنند. [ ۶] بدین ترتیب اسفروئیدها مدل های ارتقایافته ای برای مهاجرت سلولی، تمایز، بقا و رشد سلول ها هستند. [ ۱۱] به علاوه، کشت های سه بعدی سلول ترسیم دقیق تری را از قطبیت سلولی فراهم می کنند، حال آن که در محیط دوبعدی، سلول تنها می تواند به طور جزئی قطبیت پیدا کند. [ ۶] علاوه بر این، سلول های رشدیافته در محیط سه بعدی، بیان ژن متفاوتی را از آن هایی که در محیط دوبعدی کشت داده شده اند، نشان می دهند. [ ۶] سومین بعدِ رشد سلول، ارتباط فضایی بیشتری را برای ورودی های مکانیکی و چسبندگی سلولی فراهم می کند که این امر برای اتصال اینتگرین ها، انقباض سلولی و حتی پیام رسانی درون سلولی ضروری است. [ ۱۵] [ ۱۶] انتشار طبیعی حل شونده و اتصال آن به پروتئین های effector ( مثل فاکتورهای رشد و آنزیم ها ) نیز همچنین وابسته به ماتریکس سه بعدی سلول است، بنابراین بعد سوم برای ساخت شیب غلظت حل شونده در ابعاد بافتی نیز ضروری است. [ ۱۷] [ ۱۸] برای مقاصد غربالگری سم شناسی داروها، بررسی بیان ژن سلول هایی که در محیط برون تنی سه بعدی رشد یافته اند سودمندتر از سلول های رشدیافته در محیط دوبعدی است، چراکه بیان ژن در اسفروئیدهای سه بعدی بیشتر به بیان ژن در محیط درون تنی شبیه خواهد بود. محیط های کشت سه بعدی ثبات و طول عمر بهتری از محیط های کشت دوبعدی دارند. [ ۱۹] این به این معناست که آن ها برای مطالعات طولانی مدت و نشان دادن اثرات طولانی مدت داروها مناسب ترند. محیط های سه بعدی همین طور به سلول ها اجازه می دهند که بدون اختلال رشد کنند حال آن که در محیط های دوبعدی، سلول ها نیاز به اجرای منظم تریپسین سازی پروتئازها دارند تا مواد مغذی کافی و رشد سلولی طبیعی برایشان فراهم شود. [ ۲۰] اسفروئیدهای سه بعدی تا ۳۰۲ روز در یک آزمایشگاه، کشت داده شده اند؛ در حالی که هنوز سالم باقی ماندند و بدون سرطانی شدن، رشد داشتند. [ ۱۹]
wiki: کشت سه بعدی سلول