三维细胞培养简介.ppt

三维细胞培养技术的简介 2014.10.9 目录 ? 1 三维细胞培养技术的概念 ? 2 三维细胞培养技术产生的背景 ? 3 三维细胞培养技术的亮点 ? 4 三维细胞培养模型的建立 ? 5 三维细胞培养技术的应用 ? 6 三维细胞培养技术的发展前景 1 三维细胞培养技术的概念 ? 三维细胞培养技术 ( three-dimensional cell culture,TDCC) 是指将具有三维结构不 同的载体与各种不同种类的细胞在体外共 同培养 , 使细胞能够在载体的三维立体空间 结构中迁移、生长 , 构成 三维的细胞载体复 合物 。三维细胞培养是将细胞培植在一定 的细胞外基质中 , 细胞外基质 （ extracellular matrixc ，ＥＣＭ ) （ 1 ） 蛋 白充当生长支架 , 使得细胞能够分化产生一 定的三维组织特异性结构 , 所创建的细胞生 长环境 , 则 最大程度地模拟体内环境 。 2 三维细胞培养技术产生的背景 ? 细胞的体外培养 , 关注的不仅仅是它们的 分裂生长 , 而更为重要的是它们经过传代 后能否维持体内的性状。在很多情况下 , 单层细胞培养技术所取到的研究结果和 体内的情况不符合 , 因为 细胞在体外改变 的环境下增生 , 逐渐丧失了原有的性状 。 动物实验完全在体内进行 , 但由于体内的 多种因素制约以及体内和外界环境相互 影响而变得复杂化 , 难以研究单一过程。 ? 另外 , 我们在动物身上所观察到的结果 , 往往是最终呈现的表现 , 而非研究者最为 关心的 中间过程 。显然 , 如何填补单层细 胞培养和动物实验的鸿沟 , 一直是生命科 学家思索的问题。尤其是在发育生物学 领域 , 迫切需要建立一套细胞培养技术 , 既能生长传代 , 还能最大程度地维持体内 性状 , 并分化产生新的组织结构 , 以便全 面研究发育过程 。随着组织工程的新兴 发展 , 三维细胞培养技术就应运而生了。 ? 3 三维细胞培养技术的亮点 ? ① 三维培养体系为细胞提供类似体内生长环境 的支架或基质，细胞通过紧密连接和 / 或缝隙连接等 连接方式建立细胞间及细胞与胞外基质间的联系， 形成一定的三维结构； ② 三维培养细胞在基因表达、基质分泌及细胞 功能活动等方面与单层培养均有明显差异，而与体 内细胞生长情况更为相似；因此，三维细胞培养既 能保留体内细胞微环境的物质结构基础，又能体现 细胞培养的直观性及条件可控制性， 把体外无细胞 及单层细胞培养体系与组织器官及整体研究联系起 来。 4 三维细胞培养模型的建立 ? 4.1 三维基质胶 （ 2 ） 的种类以及常用 基质胶的介绍 ? 4.2 三维模型的种类 ? 4.3 常见三维细胞培养模型的建立方 法 ? 4.1.1 目前已经知道的基质胶主要有 海藻酸钙 凝胶、琼脂糖凝胶 ，这两种凝胶主要适用于 悬浮细胞的培养，还有一种是 血纤维蛋白 ， 将动物细胞和血纤维蛋白原混合，然后加入 凝血酶。凝血酶将血纤维蛋白原转化为不溶 性的血纤维蛋白，将动物细胞固定在其中。 血纤维蛋白可以促进细胞贴壁，因此无论是 悬浮细胞还是贴壁细胞都适合。 ? 4.1.2 实验室 大量使用 的基质胶是 Matrigel 胶 ，是 从小鼠肿瘤组织中提取的抽提物，在室温下， Matrigel 可自动聚集产生类似于哺乳动物细胞基 底膜的生物活性基质材料。 Matrigel 基底膜基质 形成的三维培养基质，可促进上皮细胞、肝细胞、 Sertoli 细胞、黑色素瘤细胞、血管内皮细胞、甲 状腺细胞及毛囊细胞等的贴壁与分化。同时， Matrigel 还能影响乳腺上皮细胞的蛋白表达，支 持外周神经的新生和牛输卵管上皮细胞的分化。 高浓度的 Matrigel 适用于研究体内血管生成和肿 瘤细胞迁移及肿瘤模型的建立等。 4.2 三维细胞培养模型的种类 ? 三维立体培养的方法有多种，常用的有 胶内培养模式 ( 细胞与胶原胶混合 ) 、胶 上培养模式 ( 细胞生长于胶原胶表面 ) 和 三明治培养模式 ( 细胞生长于两层胶原中 间 ) 。 4.2 常见三维细胞培养模型的建立方法 ? 4.2.1 胶内培养模式的建立方法 ? Matrigel 母液浓度 10.6 mg/mL （ 3 ） , 放置于 4 ℃ 溶解 (4) 。 消化细胞 , 重悬至完全培养基中计数 , 细胞悬液浓度 为 1 × 106/mL 。使用时置于冰上 , 用预冷的细胞重悬 液与 Matrigel 等体积混匀 ,24 孔板中每孔加入 100μl 。 37 ℃ 放置 30 min 使其成胶 , 添加完全培养液。置于 37 ℃ 5%CO2 细胞培养箱中孵育 , 第二日换液 , 此后每隔 一日换液一次 [1] 。 ? 4.2.2 胶上培养模式的建立方法 ?