背景^[1-7]

基于3D細(xì)胞培養(yǎng)的新藥研發(fā)服務(wù)通過懸掛淤液滴法、超低U型底平板法以及磁懸浮法等多種技術(shù)手段建立個(gè)性化定制的3D細(xì)胞培養(yǎng)模型，可以采用的細(xì)胞類型包括各類可穩(wěn)定培養(yǎng)的細(xì)胞系和原代細(xì)胞，選擇范圍廣泛，組合方式多樣，能夠滿足的各種新藥研發(fā)需求。

在藥物研發(fā)過程中所用到的細(xì)胞模型多為2D培養(yǎng)的單層細(xì)胞，因?yàn)槠湟着囵B(yǎng)、成本低、培養(yǎng)周期短、可以快速應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中。然而單層細(xì)胞也有其局限性，如缺乏細(xì)胞外基質(zhì)成分，不能形成營養(yǎng)成分/藥物濃度梯度，細(xì)胞間的接觸只局限于一個(gè)面，不能有效模擬在體細(xì)胞的行為，尤其是細(xì)胞的耐藥性。3D細(xì)胞培養(yǎng)模型則能很好地模擬在體細(xì)胞微環(huán)境及細(xì)胞間接觸和相互作用，營養(yǎng)成分和藥物都需要滲透至內(nèi)層細(xì)胞，會形成相應(yīng)的濃度梯度，實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果也更加可靠，預(yù)測性更強(qiáng)。

3D培養(yǎng)還可以通過將多種細(xì)胞共培養(yǎng)，建立更合理和可靠的模型來模擬在體細(xì)胞微環(huán)境。與2D培養(yǎng)的單層細(xì)胞模型相比，3D細(xì)胞模型可以表現(xiàn)出與類似于體內(nèi)條件下的耐藥性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具參考價(jià)值。與傳統(tǒng)的靜態(tài)接種和培養(yǎng)方法相比,動態(tài)接種和灌流培養(yǎng)中細(xì)胞懸液直接通過支架的孔,對于不同組成、孔結(jié)構(gòu)和孔隙率的支架都可以更方便的使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)和氣體通過。因此,動態(tài)接種和灌流培養(yǎng)在細(xì)胞生長和存活方面更有優(yōu)勢,利用這種方式三維培養(yǎng)的細(xì)胞與藥物之間的作用更能反映藥物在體內(nèi)作用的真實(shí)情況。

目前,已經(jīng)有許多種類的填充床細(xì)胞反應(yīng)器被用于細(xì)胞的動態(tài)接種和灌流培養(yǎng),特別是被用于肝細(xì)胞高密度培養(yǎng)。這些反應(yīng)器與靜態(tài)細(xì)胞接種和培養(yǎng)方法相比,在細(xì)胞粘附、分布、長時(shí)間存活和各種類型的細(xì)胞功能等方面已經(jīng)顯示出無可比擬的優(yōu)勢。然而,目前所報(bào)道的大多數(shù)填充床細(xì)胞反應(yīng)器由于不能提供細(xì)胞生長的必須環(huán)境,而依賴于二氧化碳培養(yǎng)箱,這就限制了它們的使用。

服務(wù)包括：

1.高通量毒性篩選試驗(yàn)：利用3D培養(yǎng)的細(xì)胞模型進(jìn)行大規(guī)模的藥物毒性篩選，可同時(shí)篩選多種化合物的多種不同濃度。

2.高內(nèi)涵毒性篩選試驗(yàn)：在3D培養(yǎng)的細(xì)胞模型上運(yùn)用先進(jìn)的高內(nèi)涵影像分析技術(shù)同時(shí)評估藥物對細(xì)胞多個(gè)方面的影響。

3.ATP含量檢測：采用3D培養(yǎng)的細(xì)胞模型，給出待測藥物的IC50值、最低有效濃度以及相關(guān)毒性分析報(bào)告。

4.肝毒性檢測：有多種種屬（人、狗、大鼠等）的肝細(xì)胞3D培養(yǎng)模型可供選擇，可以檢測待測藥物的肝臟毒性。

5.心臟毒性檢測：利用3D培養(yǎng)的心肌細(xì)胞微組織，通過監(jiān)測心肌組織的電活動變化進(jìn)行藥物心臟毒性的評估，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有極強(qiáng)的參考價(jià)值。

應(yīng)用^[8][9]

基于3D細(xì)胞培養(yǎng)的新藥研發(fā)服務(wù)可用于新開發(fā)藥物的藥效學(xué)和藥代學(xué)研究：

統(tǒng)的體外細(xì)胞試驗(yàn)是利用二維培養(yǎng)的細(xì)胞,缺乏細(xì)胞原有組織的三維微環(huán)境,缺乏細(xì)胞生長的基質(zhì),也缺乏細(xì)胞生長的支架,細(xì)胞在二維條件下喪失了許多組織學(xué)相關(guān)的功能,不能表達(dá)其在體內(nèi)條件下的許多特性。因此,二維細(xì)胞培養(yǎng)不能模擬細(xì)胞在體內(nèi)生長的微環(huán)境,在藥物功效預(yù)測方面準(zhǔn)確度不高。

不同于傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng),三維細(xì)胞培養(yǎng)是將具有三維結(jié)構(gòu)的載體與細(xì)胞在體外共培養(yǎng),程度地模擬體內(nèi)微環(huán)境,使細(xì)胞能夠在載體的三維空間結(jié)構(gòu)中生長、遷移、分化,產(chǎn)生一定的三維組織特異性結(jié)構(gòu),具有細(xì)胞培養(yǎng)直觀性和條件可控性的優(yōu)勢,填補(bǔ)了二維細(xì)胞培養(yǎng)和動物實(shí)驗(yàn)的鴻溝,有非常大的發(fā)展?jié)摿ΑＳ捎趥髻|(zhì)的局限性,三維培養(yǎng)可得到不同表型的細(xì)胞,如增殖、非增殖和壞死細(xì)胞。

在三維培養(yǎng)時(shí)癌細(xì)胞的異質(zhì)性與完整實(shí)體瘤的多重表型相似,而這比二維培養(yǎng)時(shí)癌細(xì)胞的同質(zhì)性更真實(shí)。三維培養(yǎng)的細(xì)胞在形狀和環(huán)境上與體內(nèi)條件更為相似,而細(xì)胞的形狀和環(huán)境決定細(xì)胞的行為和基因表達(dá)。因此,三維細(xì)胞培養(yǎng)可以更真實(shí)地模擬體內(nèi)細(xì)胞生長的三維微環(huán)境,細(xì)胞在三維條件下的響應(yīng)更能代表其在體內(nèi)條件下的響應(yīng),基于三維細(xì)胞的藥物篩選方法將會是更有效的篩選方法。

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