個(gè)性化治療的希望！3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)即將走向春天！

 過去二十年來，醫(yī)學(xué)科學(xué)取得了巨大的進(jìn)步。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的飛速發(fā)展過程中，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)揮著重要的作用。其中3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)就是過去十年里一項(xiàng)越來越受歡迎的技術(shù)。
在過去十年中，業(yè)界的重點(diǎn)已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新藥?？茖W(xué)家和研究人員們越來越多地開始利用體外技術(shù)——從基于生化實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到基于細(xì)胞的研究方法。例如，仿真人體器官芯片技術(shù)和3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)均在藥物開發(fā)方面得到廣泛的應(yīng)用。
3D細(xì)胞培養(yǎng)模型可以用來闡釋人類的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并且可以應(yīng)用于治療相關(guān)的研究——如發(fā)育生物學(xué)、基因和蛋白質(zhì)表達(dá)以及組織形態(tài)學(xué)。后續(xù)的研究將為3D細(xì)胞培養(yǎng)模型發(fā)掘越來越多的用途。
?2D和3D細(xì)胞培養(yǎng)
2D細(xì)胞培養(yǎng)模型為疾病病理、組織形態(tài)和細(xì)胞生長相關(guān)的研究的基礎(chǔ)。然而這種2D細(xì)胞培養(yǎng)模型有諸多限制，所以發(fā)明一項(xiàng)新的技術(shù)勢在必行。在2D細(xì)胞培養(yǎng)中，單層生長的微環(huán)境不足以充分模擬體內(nèi)生長的條件。在2D模型下得到的數(shù)據(jù)不能非常清楚地闡釋研究，因此在過去十年中3D細(xì)胞培養(yǎng)變得越來越重要。
人體組織是一個(gè)復(fù)雜的3D構(gòu)型，并且被構(gòu)成組織微環(huán)境的細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）所包圍。當(dāng)細(xì)胞通過一個(gè)由化學(xué)信號(hào)或機(jī)械信號(hào)構(gòu)成的通信系統(tǒng)與相鄰細(xì)胞及ECM發(fā)生相互作用的時(shí)候就形成一個(gè)復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)。該通信網(wǎng)絡(luò)能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞的形態(tài)、增殖、基因表達(dá)、活力、分化甚至整個(gè)細(xì)胞的功能。相關(guān)的細(xì)胞培養(yǎng)模型應(yīng)該具有類似的細(xì)胞通信，模型中的微組織應(yīng)當(dāng)就像體內(nèi)組織一樣。
要了解并進(jìn)行3D細(xì)胞培養(yǎng)的統(tǒng)計(jì)分析，必須有足夠的樣本量。這意味著有必要復(fù)制3D細(xì)胞培養(yǎng)物并從中汲取數(shù)據(jù)集。 3D細(xì)胞培養(yǎng)的步是初始細(xì)胞的接種，這一步非常耗時(shí)。自動(dòng)化的工作流程使得有關(guān)細(xì)胞培養(yǎng)的深入研究變得越發(fā)高效。自動(dòng)化工作流程結(jié)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，并且近在3D細(xì)胞培養(yǎng)中也得到應(yīng)用。
?高質(zhì)量成像的重要性
細(xì)胞培養(yǎng)研究中重要的進(jìn)步是創(chuàng)建3D微組織的成功。而微組織圖像——微組織生長、結(jié)構(gòu)和健康圖像可以反應(yīng)出很多重要的數(shù)據(jù)。這些微組織成像技術(shù)在過去十年中取得了很大進(jìn)步。但是如果想要得到細(xì)胞或者細(xì)胞團(tuán)塊的精確數(shù)據(jù)，則需要成像系統(tǒng)有著足夠的穿透力。承載著微組織的培養(yǎng)基應(yīng)當(dāng)非常適合成像，而不會(huì)干擾整個(gè)成像過程。近來，幾種創(chuàng)新性的成像技術(shù)得到了認(rèn)可，例如采用自動(dòng)化工作臺(tái)來修改或操縱同一培養(yǎng)板上的圖像。這使得在不移動(dòng)或者干擾微組織的前提下快速監(jiān)測微組織的生長成為可能。
當(dāng)前的成像技術(shù)能夠捕獲3D圖像，進(jìn)而用于分析和研究。通過實(shí)施共聚焦成像技術(shù)收集的高分辨率數(shù)據(jù)使得研究人員們能夠在亞細(xì)胞層面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
?結(jié)論
醫(yī)療領(lǐng)域的進(jìn)步促進(jìn)了3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展。 3D細(xì)胞培養(yǎng)模型將會(huì)為研究人員提供可用于設(shè)計(jì)體內(nèi)測試的數(shù)據(jù)，并且有望縮小2D細(xì)胞培養(yǎng)和臨床試驗(yàn)之間的鴻溝。研究人員和科學(xué)家正在努力將3D細(xì)胞培養(yǎng)模型用于臨床治療——利用患者本身的細(xì)胞制定一個(gè)個(gè)性化的治療方案。就3D細(xì)胞培養(yǎng)模型而言，仍然有很多挑戰(zhàn)和難題。這些挑戰(zhàn)可以交由行業(yè)專家和研究人員處理，并且新技術(shù)的蓬勃發(fā)展將會(huì)為這些難題提供可行的解決方案，以獲得更加準(zhǔn)確、精確和結(jié)構(gòu)良好的工作流程。