stringtranslate.com

3D клеточная культура

3D -культура клеток — это искусственно созданная среда, в которой биологическим клеткам разрешено расти или взаимодействовать с окружающей средой во всех трех измерениях. В отличие от 2D-сред (например, чашки Петри ), 3D-культура клеток позволяет клеткам in vitro расти во всех направлениях, подобно тому, как они растут in vivo . [1] Эти трехмерные культуры обычно выращивают в биореакторах, небольших капсулах, в которых клетки могут расти в сфероиды или 3D-клеточные колонии. Обычно в одном биореакторе культивируют около 300 сфероидов. [1]

Фон

3D-клеточные культуры использовались в исследованиях в течение нескольких десятилетий. [2] Один из первых зафиксированных подходов к их разработке был в начале 20-го века, с усилиями Алексиса Карреля по разработке методов для длительных in vitro тканевых культур. [3] Ранние исследования в 80-х годах, под руководством Мины Бисселл из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли , подчеркнули важность 3D-методов для создания точных моделей культивирования in vitro. Эта работа была сосредоточена на важности внеклеточного матрикса и способности культур в искусственных 3D-матрицах производить физиологически значимые многоклеточные структуры, такие как ацинарные структуры в моделях здоровой и раковой ткани молочной железы. Эти методы были применены к in vitro моделям заболеваний, используемым для оценки клеточных реакций на фармацевтические соединения. [4]

Эрик Саймон в отчете о гранте NIH SBIR 1988 года показал, что электропрядение может использоваться для производства нано- и субмикронных полистирольных и поликарбонатных волокнистых матов (теперь известных как скаффолды), специально предназначенных для использования в качестве клеточных субстратов in vitro. Это раннее использование электропрядильных волокнистых решеток для клеточной культуры и тканевой инженерии показало, что различные типы клеток, включая фибробласты крайней плоти человека (HFF), трансформированную карциному человека (HEp-2) и эпителий легких норки (MLE), будут прилипать к волокнам и размножаться на них. Было отмечено, что в отличие от уплощенной морфологии, обычно наблюдаемой в 2D-культуре, клетки, выращенные на электропрядильных волокнах, демонстрируют более гистотипическую округлую 3-мерную морфологию, обычно наблюдаемую in vivo. [5]

3D-культура клеток, имитируя основные аспекты среды in vivo, включая взаимодействия между клетками и внеклеточным матриксом, позволяет точно воссоздать структурную архитектуру и специализированные функции в нормальных тканях или опухолях в лабораторных условиях. Этот подход достоверно моделирует условия и процессы живых тканей, вызывая реакции, сходные с теми, которые наблюдаются in vivo. С момента своего появления в 1970-х годах 3D-культура клеток обеспечила значительное понимание механизмов, регулирующих гомеостаз тканей и рак. [6] Более того, она ускорила трансляционные исследования в области биологии рака и тканевой инженерии. [7]

Характеристики

В живой ткани клетки существуют в трехмерной микросреде со сложными взаимодействиями клетка-клетка и клетка-матрица, а также со сложной динамикой транспорта питательных веществ и клеток. [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] Стандартные двумерные или монослойные клеточные культуры неадекватно отражают эту среду, что часто делает их ненадежными предикторами эффективности и токсичности лекарств in vivo . [17] [14] Трехмерные сфероиды больше напоминают ткань in vivo с точки зрения клеточной коммуникации и развития внеклеточных матриц . [1] Эти матрицы помогают клеткам перемещаться внутри своего сфероида аналогично тому, как клетки перемещаются в живой ткани. [10] Таким образом, сфероиды являются улучшенными моделями для миграции , дифференциации , выживания и роста клеток . [15] Более того, 3D-клеточные культуры обеспечивают более точное отображение поляризации клеток, поскольку в 2D клетки могут быть поляризованы лишь частично. [10] Более того, клетки, выращенные в 3D, демонстрируют иную экспрессию генов, чем клетки, выращенные в 2D. [10]

Третье измерение роста клеток обеспечивает больше контактного пространства для механических входов и для адгезии клеток , что необходимо для лигирования интегринов , сокращения клеток и даже внутриклеточной сигнализации. [18] [19] Нормальная диффузия растворенных веществ и связывание с эффекторными белками (такими как факторы роста и ферменты ) также зависят от трехмерного клеточного матрикса, поэтому оно имеет решающее значение для установления градиентов концентрации растворенных веществ в масштабе ткани [20] [21]

Для целей скрининга токсикологии лекарств гораздо полезнее тестировать экспрессию генов in vitro клеток, выращенных в 3D, чем в 2D, поскольку экспрессия генов 3D-сфероидов будет больше напоминать экспрессию генов in vivo. Наконец, 3D-клеточные культуры обладают большей стабильностью и более длительной продолжительностью жизни, чем клеточные культуры в 2D. [22] Это означает, что они больше подходят для долгосрочных исследований и для демонстрации долгосрочных эффектов препарата. 3D-среды также позволяют клеткам расти без помех. В 2D клетки должны проходить регулярную трипсинизацию , чтобы обеспечить их достаточным количеством питательных веществ для нормального роста клеток. [23] 3D-сфероиды культивировались в лабораторных условиях до 302 дней, при этом сохраняя здоровый, нераковый рост. [22]

В междисциплинарных исследованиях в области биологии и космонавтики 3D-печатные каркасы также используются для защиты клеток от воздействия гравитации во время запуска. [24]

Классификация методов 3D-культивирования

Существует большое количество коммерчески доступных инструментов для культивирования, которые, как утверждается, обеспечивают преимущества 3D-культивирования клеток. В целом, платформы можно разделить на два типа методов 3D-культивирования: методы с использованием скаффолдов и методы без скаффолдов .

Модель, демонстрирующая три примера методов, используемых для культивирования клеток в трехмерной среде.

Методы строительства лесов

Методы создания каркасов включают использование твердых каркасов, гидрогелей и других материалов. В недавнем исследовании потенциал человеческих стволовых клеток CD34+ изучался путем создания in vitro 3D-модели агарозного геля для понимания процесса окостенения кости. [25] Каркасы можно использовать для создания 3D-модели микроткани путем культивирования фибробластов вне опухолевых клеток, имитируя взаимодействие опухолевой стромы. [26]

Эффективность скаффолдов в различных приложениях, особенно в тканевой инженерии, существенно зависит от таких факторов, как распределение пор, площадь открытой поверхности и пористость. Количество и расположение этих элементов влияют как на глубину, так и на скорость, с которой клетки проникают в объем скаффолда, структуру полученного внеклеточного матрикса и, в конечном счете, на успешность процесса регенерации. [27] Скаффолды могут быть изготовлены с различной архитектурой в зависимости от метода изготовления, что приводит либо к случайному, либо к точно спроектированному распределению пор. [28] В последнее время для создания скаффолдов с хорошо организованной геометрией используются передовые компьютерные методы быстрого прототипирования. [29]

Гидрогели

Поскольку естественный внеклеточный матрикс (ECM) важен для выживания, пролиферации, дифференциации и миграции клеток, различные гидрогелевые матрицы, имитирующие естественную структуру ECM, рассматриваются как потенциальные подходы к культивированию клеток in vivo. [30] [31] [32] Гидрогели состоят из взаимосвязанных пор с высокой степенью удержания воды, что обеспечивает эффективную транспортировку, например, питательных веществ и газов. Для 3D-культивирования клеток доступно несколько различных типов гидрогелей из природных и синтетических материалов, включая, например, гидрогели из экстрактов ECM животных, белковые гидрогели, пептидные гидрогели, полимерные гидрогели и гидрогель на основе наноцеллюлозы древесины .

Подход к созданию оптимальной копии ECM зависит от конкретных характеристик рассматриваемой культуры и обычно включает использование разнообразных и независимых химических процессов. [33] Например, использование фотолабильных химических веществ может привести к эрозии определенных областей в геле, а последующее раскрытие этих областей позволяет применять адгезивные лиганды, способствующие адгезии и миграции клеток. [34] Ожидается разработка более сложных структур, включающих переплетенные сети химических веществ под контролем как клеток, так и пользователей. По сути, не существует единой сети, способной точно имитировать сложный ECM каждого типа ткани. Однако продуманная интеграция биоинспирированных сигналов в синтетические гели имеет потенциал для получения устойчивых и универсальных каркасов, применимых в различных системах культивирования клеток. [35]

Методы без использования лесов

Методы без скаффолда используют другой подход, независимый от использования скаффолда. Методы без скаффолда включают, например, использование пластин с низкой адгезией, пластин с висячей каплей, микроструктурированных поверхностей и вращающихся биореакторов , магнитной левитации и магнитной 3D-биопечать .

Сфероиды

Электронная микроскопия сфероида мезотелиомы (NCI-H226). [36] Масштабные линейки: 200 мкм.

Сфероиды — это тип трехмерного моделирования клеток, который лучше имитирует условия окружающей среды живой клетки по сравнению с двухмерной моделью клетки, в частности, с реакциями между клетками и реакциями между клетками и матрицей. [37] Сфероиды полезны при изучении изменения физиологических характеристик клеток, [38] разницы в структуре здоровых клеток и опухолевых клеток, а также изменений, которые претерпевают клетки при формировании опухоли. [39] Сфероиды, совместно культивируемые с опухолевыми и здоровыми клетками, использовались для моделирования того, как раковые клетки взаимодействуют с нормальными клетками. [40] Сфероиды также можно совместно культивировать с фибробластами, чтобы имитировать взаимодействие опухоль-строма. [41] Сфероиды можно выращивать несколькими различными методами. Одним из распространенных методов является использование планшетов с низкой адгезией клеток, обычно 96-луночных планшетов, для массового производства культур сфероидов, где агрегаты образуются в закругленном дне клеточных планшетов. [36] [42] Сфероиды также можно культивировать с помощью метода висячей капли [43], включающего формирование клеточных агрегатов в каплях, которые свисают с поверхности клеточной пластины. [37] Другие исследуемые методы включают использование вращающихся стеновых сосудов-биореакторов, которые вращают и культивируют клетки, когда они постоянно находятся в свободном падении, и формируют агрегаты в слоях [44] Недавно некоторые протоколы были стандартизированы для получения однородных и надежных сфероидов. [45] Исследователи также исследовали стандартизированные, экономичные и воспроизводимые методы для 3D-культуры клеток. [46] Для улучшения воспроизводимости и прозрачности в экспериментах со сфероидами международный консорциум разработал MISpheroID (минимальная информация в идентичности сфероидов). [47]

Кластероиды

Кластероиды представляют собой тип трехмерного моделирования клеток, похожий на сфероиды, но отличающийся методом создания: выращиваются как кластеры клеток в водной двухфазной системе эмульсии Пикеринга «вода в воде» с использованием межфазного натяжения и осмотической усадки для упаковки клеток в плотные кластеры, которые затем культивируются в гидрогеле в тканях или органоидах . [48] [49]

При отсутствии кровеносных сосудов проницаемость кислорода нарушается во время формирования некротического ядра, и это препятствует использованию ex vivo 3D-клеточной культуры. Существует шаблон эмульсии, который может преодолеть эту проблему. Этот подход позволил исследователям скорректировать состав клеток для достижения идеальных условий для стимулирования синтеза разнообразных маркеров ангиогенных белков в совместно культивируемых кластероидах. [49] Клетки HUVEC демонстрируют реакцию на присутствие клеток Hep-G2 и их производных, генерируя ростки эндотелиальных клеток в Матригеле, и все это без внешнего введения фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) или других агентов, которые индуцируют ангиогенез. [50] [51] Воспроизведение этой техники культивирования является простым для создания различных сфероидов совместной культуры клеток. [52] Шаблон эмульсии Пикеринга в/в значительно помогает в построении моделей совместной культуры в 3D, предлагая значительный потенциал для применения в тестировании лекарств и тканевой инженерии. [53]

Биореакторы

Биореакторы, используемые для 3D-клеточных культур, представляют собой небольшие пластиковые цилиндрические камеры, специально спроектированные для выращивания клеток в трех измерениях. Биореактор использует биоактивные синтетические материалы, такие как полиэтилентерефталатные мембраны, чтобы окружить сфероидные клетки в среде, которая поддерживает высокий уровень питательных веществ. [54] [55] Их легко открывать и закрывать, так что клеточные сфероиды можно извлекать для тестирования, при этом камера способна поддерживать 100% влажность на всем протяжении. [1] Эта влажность важна для достижения максимального роста и функционирования клеток. Камера биореактора является частью более крупного устройства, которое вращается, чтобы обеспечить равномерный рост клеток в каждом направлении в трех измерениях. [1]
MC2 Biotek разработала биореактор для инкубации прототкани, который использует газообмен для поддержания высокого уровня кислорода в камере клеток. [56] Это улучшение по сравнению с предыдущими биореакторами, поскольку более высокий уровень кислорода помогает клеткам расти и проходить нормальное клеточное дыхание. [15]

Совместные усилия между фирмами, занимающимися тканевой инженерией (TE), академическими институтами и промышленными партнерами могут улучшить трансформацию ориентированных на исследования биореакторов в эффективные коммерческие производственные системы. [57] Академические сотрудники вносят основополагающие аспекты, в то время как промышленные партнеры предоставляют основные элементы автоматизации, обеспечивая соответствие нормативным стандартам и удобство для пользователя. [58] Устоявшиеся консорциумы в Европе, такие как REMEDI, AUTOBONE и STEPS, сосредоточены на разработке автоматизированных систем для оптимизации проектирования аутологичных клеточных трансплантатов. [59] Цель состоит в том, чтобы соответствовать нормативным критериям и гарантировать экономическую эффективность, делая продукты тканевой инженерии более доступными для клинического применения и продвигая трансляционную парадигму TE из исследовательской в ​​конкурентоспособную коммерческую область. [60]

Микрофлюидика

Использование микрофлюидной технологии облегчает создание сложных микромасштабных структур и точную манипуляцию параметрами, тем самым имитируя клеточную среду in vivo. Интеграция микрофлюидной технологии с 3D-культурой клеток имеет значительный потенциал для приложений, которые стремятся воспроизвести характеристики тканей in vivo, в частности, на примере развивающейся системы «орган-на-чипе». [61] Различные клеточные структуры в организме человека должны быть васкуляризированы для получения питательных веществ и газообмена для выживания. Аналогичным образом, 3D-культуры клеток in vitro требуют определенных уровней циркуляции жидкости, что может быть проблематичным для плотных 3D-культур, где не все клетки могут иметь адекватный доступ к питательным веществам. Это особенно важно в культурах гепатоцитов , поскольку печень является высоковаскуляризированным органом. В одном исследовании гепатоциты и сосудистые клетки культивировались вместе на каркасе из коллагенового геля между микрофлюидными каналами и сравнивался рост клеток в статической и текущей среде, и была показана необходимость в моделях с тканями и микрососудистой сетью. [62] Другое исследование показало, что устройство для совместного культивирования сфероидов на основе висячей капли может быть полезным, генерируя два разных клеточных сфероида на соседних каналах микрожидкостного устройства для висячей капли и совместно культивируя сфероиды со сливающимися каплями для мониторинга ангиогенеза, вызванного опухолью. [63]

Микрофлюидная 3D-культура клеток с ее потенциальными применениями в биомедицинских исследованиях и тканевой инженерии является областью растущего интереса. Однако ее развитие сопровождается несколькими серьезными проблемами. [64] Одна из таких проблем связана с трудностями доступа к культивируемым клеткам в микросистемах в сочетании со сложной природой извлечения образцов для последующих анализов. [65] Кроме того, разработка методологий и устройств, предназначенных для изучения метаболизма и функций клеток in vivo, а также для открытия лекарств, представляет собой существенное препятствие для микрофлюидных 3D-устройств для культивирования клеток. [66] Еще одним примечательным препятствием является ограниченная доступность инструментов для микропроизводства в обычных биологических лабораториях. Более того, коммерциализация зрелых и удобных для пользователя микрофлюидных устройств представляет собой существенную проблему, затрудняя их доступность для биологов. [67] Наконец, в то время как биологи часто ищут высокопроизводительные инструменты для анализа с оптимальной воспроизводимостью, микрофлюидика сталкивается с техническими ограничениями при удовлетворении этих требований, несмотря на потенциальную осуществимость параллельных анализов. [68]

Высокопроизводительный скрининг

Продвинутая разработка 3D-моделей для высокопроизводительного скрининга в форматах высокой плотности недавно стала возможной благодаря технологическим достижениям, связанным с увеличением плотности микропланшетов . Их можно найти в форматах на 384 и 1536 лунок, которые являются репеллентными по отношению к клеткам, экономически эффективными и поддаются полностью автоматизированным платформам скрининга. [69] Два варианта, которые позволяют использовать форматы на 1536 лунок, доступны либо от Greiner Bio-One с использованием магнитной 3D-биопечати m3D [70] , либо от Corning Life Sciences, которая включает сверхнизкое поверхностное покрытие с прикреплением, а также геометрию микрополости и гравитацию для создания 3D-моделей. [71] [72] Благодаря быстрым и доступным методам и технологиям, которые были разработаны для 3D-скрининга, стали возможны параллельные высокопроизводительные подходы к скринингу для тестирования изогенных пар мутантов, связанных с онкогенами, по сравнению с диким типом. [73] Более того, методы высокопроизводительного скрининга играют ключевую роль в соединении областей фармакологии и токсикологии в рамках 3D-культуры клеток.

Фармакология и токсикология

Основной целью выращивания клеток в 3D-каркасах и в виде 3D-клеточных сфероидов in vitro является тестирование фармакокинетических и фармакодинамических эффектов лекарственных препаратов и наноматериалов в доклинических испытаниях. [15] [74] [75] [76] [77] Токсикологические исследования показали, что 3D-клеточные культуры почти не уступают исследованиям in vivo в целях тестирования токсичности лекарственных соединений. При сравнении значений LD50 для 6 распространенных препаратов: ацетаминофена , амиодарона , диклофенака , метформина , фенформина и вальпроевой кислоты , значения 3D-сфероидов напрямую коррелировали со значениями из исследований in vivo. [78] Хотя 2D-клеточные культуры ранее использовались для тестирования токсичности наряду с исследованиями in vivo, 3D-сфероиды лучше подходят для тестирования токсичности при хроническом воздействии из-за их более длительного срока службы. [79] Матрица в 3D-сфероидах заставляет клетки поддерживать актиновые нити и имеет большее физиологическое значение в организации цитоскелета, а также в полярности и форме клеток человека. [80] Трехмерное расположение позволяет культурам предоставлять модель, которая более точно напоминает человеческую ткань in vivo без использования животных в качестве подопытных. [81]

Текущие протоколы оценки кандидатов на лекарственные препараты и оценки токсичности в значительной степени зависят от результатов, полученных на ранних стадиях in vitro клеточных анализов, с ожиданием того, что эти анализы точно охватывают критические аспекты фармакологии и токсикологии in vivo. [82] Различные in vitro дизайны были доработаны для высокой пропускной способности с целью повышения эффективности скрининга, что позволяет исчерпывающим библиотекам потенциально фармакологически значимых или потенциально токсичных молекул подвергаться тщательному изучению на предмет клеточных сигналов, указывающих на повреждение тканей или соответствующих терапевтическим целям. [83] Инновационные подходы к мультиплексным клеточным анализам, включающим выбор определенных типов клеток, сигнальных путей и репортеров, стали стандартной практикой. [84]

Несмотря на эти достижения, значительный процент новых химических и биологических объектов (NCE/NBE) сталкивается с неудачами на поздней стадии тестирования лекарств на людях. Некоторые получают регулирующие предупреждения «черного ящика», в то время как другие изымаются с рынка из-за проблем безопасности после одобрения регулирующими органами. [85] Эта повторяющаяся картина подчеркивает неадекватность анализов на основе клеток in vitro и последующих доклинических исследований in vivo в предоставлении всесторонних фармакологических и токсикологических данных или надежной прогностической способности для понимания эффективности in vivo кандидатов на лекарства. [86]

Отсутствие надежного набора инструментов для трансляционного анализа для фармакологии и токсикологии способствует высокой стоимости и неэффективности перехода от первоначальных скринингов на основе клеток in vitro к тестированию in vivo и последующим клиническим одобрениям. [87] Особое внимание уделяется их способности сохранять основные клеточные и молекулярные взаимодействия, а также физиологические параметры, влияющие на фенотипы клеток и реакции на биоактивные агенты. Отличительные преимущества и проблемы, связанные с этими моделями, тщательно изучаются с особым акцентом на их пригодность для анализов на основе клеток и их прогностические возможности, имеющие решающее значение для установления точных корреляций с механизмами токсичности лекарственных средств in vivo. [88]

Оценивая безопасность и эффективность, эти модели хорошо оснащены для моделирования широкого спектра состояний болезни. Каждая из этих моделей имеет преимущества и ограничения, которые требуют разработки модели и интерпретации данных. Государственно-частное партнерство имеет решающее значение для продвижения и стимулирования исследований в этой области. [89]

Критика

Существующие 3D-методы не лишены ограничений, включая масштабируемость, воспроизводимость, чувствительность и совместимость с инструментами высокопроизводительного скрининга (HTS). HTS на основе клеток основан на быстром определении клеточного ответа на взаимодействие с лекарственными средствами, например, на дозозависимой жизнеспособности клеток, взаимодействии клетка-клетка/клетка-матрикс и/или миграции клеток, но доступные анализы не оптимизированы для 3D-культивирования клеток. Еще одной проблемой, с которой сталкивается 3D-культивирование клеток, является ограниченный объем данных и публикаций, которые рассматривают механизмы и корреляции взаимодействия лекарственных средств, дифференцировки клеток и клеточной сигнализации в этих 3D-средах. Ни один из 3D-методов еще не заменил 2D-культивирование в больших масштабах, в том числе в процессе разработки лекарств ; хотя количество публикаций по 3D-культивированию клеток быстро растет, текущая ограниченная биохимическая характеристика 3D-ткани снижает принятие новых методов.

Лекарственное поражение печени (ЛПП) является основной причиной истощения соединений в фармацевтической сфере в ходе разработки лекарств. [90] Для превентивной оценки токсичности соединений перед началом лабораторных испытаний на животных на протяжении многих лет использовался ряд анализов токсичности клеточных культур in vitro. [91] Хотя двумерные (2D) модели клеточных культур in vitro широко используются и внесли значительный вклад в наше понимание, они часто демонстрируют ограничения в точном воспроизведении естественных структур тканей in vivo. [92] Хотя наиболее логичный метод тестирования предполагает участие людей, этические ограничения, связанные с испытаниями на людях, создают значительные проблемы. [93] Следовательно, существует острая необходимость в усовершенствованных моделях, релевантных для людей, и прогностических моделях для преодоления этих ограничений. [94]

За последнее десятилетие были предприняты значительные усилия, направленные на развитие трехмерных (3D) моделей клеточной культуры in-vitro для лучшего воспроизведения физиологических условий in-vivo. Внутренние преимущества 3D-клеточной культуры заключаются в ее способности представлять клеточные взаимодействия, сходные с таковыми in-vivo. При соответствующей валидации 3D-модели клеточной культуры могут служить основным посредником, преодолевая разрыв между обычными 2D-моделями клеточной культуры и моделями животных in-vivo. В этом обзоре делается попытка предложить всесторонний обзор проблем, связанных с чувствительностью биомаркеров, используемых для обнаружения ЛПП во время разработки лекарств. [95] Кроме того, в нем исследуется потенциал 3D-моделей клеточной культуры для устранения существующих пробелов в текущей парадигме, предлагая многообещающий путь для более точной оценки токсичности. [96]

Существуют также проблемы с использованием сфероидов в качестве модели раковой ткани. Хотя сфероиды опухолей полезны для 3D-культуры тканей, их критиковали за то, что они сложны или невозможны для «манипулирования градиентами растворимых молекул в конструкциях [3D-сфероидов] и для характеристики клеток в этих сложных градиентах», в отличие от 3D-клеточной культуры на бумажной основе для биопроб на основе тканей, исследованных Ратмиром и др. [55] Другие проблемы, связанные со сложными методами 3D-культуры клеток, включают: визуализацию из-за больших размеров каркаса и несовместимость со многими флуоресцентными микроскопами, проточную цитометрию, поскольку она требует диссоциации сфероидов в суспензию отдельных клеток, и автоматизацию обработки жидкостей. [97]

2D-модели не могут изучать взаимодействия клетка-клетка и клетка-матрикс. В результате дефицита доклинических моделей, соответствующих 2D-культурам, [98] [12] [99] 3D-культура обеспечивает патофизиологическую микросреду и может играть роль в открытии лекарств от рака. [100] [101] [102] [103] [104]

Тканевая инженерия требует 3D клеточных каркасов. В качестве биоматериалов ученые использовали различные природные и синтетические полимерные гидрогели для проектирования 3D каркасов. Поскольку этот барьер представляет собой структуру, которая имитирует естественную микросреду ECM, синтетические каркасы могут быть более полезными для изучения конкретных онкогенных шагов. [35] Наконец, предполагается, что наиболее подходящие трехмерные модели следует тщательно выбирать в соответствии с конкретными целями. [104]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Fey S, Wrzesinski K (2013). «Определение острых летальных и хронических летальных порогов вальпроевой кислоты с использованием 3D-сфероидов, сконструированных из бессмертной линии клеток гепатоцитов человека HEPG2/C3A» (PDF) . В Boucher A (ред.). Вальпроевая кислота . Nova Science Publishers, Inc. стр. 141–165. ISBN 978-1-62417-952-5. Архивировано из оригинала (PDF) 2 декабря 2013 года.
  2. ^ Mapanao AK, Voliani V (июнь 2020 г.). «Трехмерные модели опухолей: содействие прорывам в трансляционных исследованиях нанотераностики». Applied Materials Today . 19 : 100552. doi : 10.1016/j.apmt.2019.100552. S2CID  213634060.
  3. ^ Каррель А. (май 1912 г.). «О постоянной жизни тканей вне организмов». Журнал экспериментальной медицины . 15 (5): 516–28. doi :10.1084/jem.15.5.516. PMC 2124948. PMID  19867545 . 
  4. ^ Лауреат премии MERIT: Мина Дж. Бисселл, доктор философии (б.д.). Получено 16 июня 2016 г. с сайта http://www.cancer.gov/research/nci-role/spotlight/merit/Bissell Архивировано 17 сентября 2020 г. на Wayback Machine
  5. ^ Саймон, Эрик М. (1988). "NIH Phase I Final Report: Fibrous Substrates for Cell Culture (R3RR03544A) (Доступна загрузка PDF)". ResearchGate . Получено 22 мая 2017 г. .
  6. ^ Xu Q, Yan M, Tang Y (2023). «Метод 3D-аутологичной культуры для прецизионной онкологии». Раковые системы и интегративная биология . Методы Mol Biol. Т. 2660. С. 61–68. doi :10.1007/978-1-0716-3163-8_5. ISBN 978-1-0716-3162-1. PMID  37191790.
  7. ^ Коледова З (2017). "3D Cell Culture: An Introduction". 3D Cell Culture . Methods Mol Biol. Vol. 1612. pp. 1–11. doi :10.1007/978-1-4939-7021-6_1. ISBN 978-1-4939-7019-3. PMID  28634931.
  8. ^ Маркс, Вивьен (11 апреля 2013 г.). "A Better Brew" (PDF) . Nature . Получено 9 июля 2013 г.
  9. ^ Souza GR, Molina JR, Raphael RM, Ozawa MG, Stark DJ, Levin CS и др. (апрель 2010 г.). «Трехмерная культура тканей на основе магнитной левитации клеток». Nature Nanotechnology . 5 (4): 291–6. Bibcode :2010NatNa...5..291S. doi :10.1038/nnano.2010.23. PMC 4487889 . PMID  20228788. 
  10. ^ abcd Pampaloni F, Reynaud EG, Stelzer EH (октябрь 2007 г.). «Третье измерение устраняет разрыв между клеточной культурой и живой тканью». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 8 (10): 839–45. doi :10.1038/nrm2236. PMID  17684528. S2CID  23837249.
  11. ^ Chun TH, Hotary KB, Sabeh F, Saltiel AR, Allen ED, Weiss SJ (май 2006 г.). «Перицеллюлярная коллагеназа направляет трехмерное развитие белой жировой ткани». Cell . 125 (3): 577–91. doi : 10.1016/j.cell.2006.02.050 . PMID  16678100. S2CID  15822397.
  12. ^ ab Yamada KM, Cukierman E (август 2007 г.). «Моделирование морфогенеза тканей и рака в 3D». Cell . 130 (4): 601–10. doi : 10.1016/j.cell.2007.08.006 . PMID  17719539. S2CID  9233152.
  13. ^ Фридрих Дж., Зайдель К., Эбнер Р., Кунц-Шугхарт ЛА. (12 февраля 2009 г.). «Скрининг лекарственных средств на основе сфероидов: соображения и практический подход». Nature Protocols . 4 (3): 309–24. doi :10.1038/nprot.2008.226. PMID  19214182. S2CID  21783074.
  14. ^ ab Prestwich GD (август 2007 г.). «Упрощение внеклеточного матрикса для 3-D клеточной культуры и тканевой инженерии: прагматичный подход». Журнал клеточной биохимии . 101 (6): 1370–83. doi :10.1002/jcb.21386. PMID  17492655. S2CID  45152239.
  15. ^ abcd Гриффит LG, Шварц MA (март 2006). «Захват сложной 3D-физиологии тканей in vitro». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 7 (3): 211–24. doi :10.1038/nrm1858. PMID  16496023. S2CID  34783641.
  16. ^ Lee J, Cuddihy MJ, Kotov NA (март 2008). «Трехмерные матрицы клеточных культур: современное состояние» (PDF) . Тканевая инженерия. Часть B, Обзоры . 14 (1): 61–86. doi :10.1089/teb.2007.0150. hdl : 2027.42/63369 . PMID  18454635.
  17. ^ Haycock JW (2011). "3D Cell Culture: A Review of Current Approaches and Techniques". 3D Cell Culture . Methods in Molecular Biology. Vol. 695. pp. 1–15. doi :10.1007/978-1-60761-984-0_1. ISBN 978-1-60761-983-3. PMID  21042962.
  18. ^ Suuronen EJ, Sheardown H, Newman KD, McLaughlin CR, Griffith M (2005). «Создание моделей органов in vitro». Обзор клеточной биологии . Международный обзор цитологии. Т. 244. С. 137–73. doi :10.1016/s0074-7696(05)44004-8. ISBN 9780123646484. PMID  16157180.
  19. ^ Louekari K (октябрь 2004 г.). «Состояние и перспективы тестов in vitro в оценке риска». Альтернативы лабораторным животным . 32 (4): 431–5. doi : 10.1177/026119290403200416 . PMID  15651929. S2CID  25708371.
  20. ^ Knight B, Laukaitis C, Akhtar N, Hotchin NA, Edlund M, Horwitz AR (май 2000 г.). «Визуализация миграции мышечных клеток in situ». Current Biology . 10 (10): 576–85. Bibcode : 2000CBio...10..576K. doi : 10.1016/s0960-9822(00)00486-3 . PMID  10837222. S2CID  5830501.
  21. ^ Roskelley CD, Desprez PY, Bissell MJ (декабрь 1994 г.). «Внеклеточная матрикс-зависимая тканеспецифическая экспрессия генов в эпителиальных клетках молочной железы требует как физической, так и биохимической передачи сигнала». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 91 (26): 12378–82. Bibcode : 1994PNAS...9112378R. doi : 10.1073/pnas.91.26.12378 . PMC 45441. PMID  7528920 . 
  22. ^ ab Wrzesinski K, Magnone MC, Hansen LV, Kruse ME, Bergauer T, Bobadilla M, Gubler M, Mizrahi J, Zhang K, Andreasen CM, Joensen KE (2013). «Сфероиды HepG2/C3A демонстрируют стабильную физиологическую функциональность в течение как минимум 24 дней после восстановления после трипсинизации». Toxicol. Res . 2 (3): 163–172. doi :10.1039/C3TX20086H.
  23. ^ "После трипсинизации 3D-сфероидам гепатоцитов C3A требуется 18 дней, чтобы восстановить аналогичные уровни ключевых физиологических функций, которые наблюдаются в печени" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 апреля 2015 г. . Получено 25 ноября 2013 г. .
  24. ^ Хан, Y; Зегер, L; Трипати, R; Эгли, M; Илле, F; Локовандт, C; Флорин, G; Атик, E; Редван, IN; Фредрикссон, R; Козлова, EN (октябрь 2021 г.). «Молекулярно-генетический анализ нейральных стволовых клеток после космического полета и имитации микрогравитации на Земле». Биотехнология и биоинженерия . 118 (10): 3832–46. doi : 10.1002/bit.27858 . PMID  34125436. S2CID  235425528.
  25. ^ Шрикант Л., Сунита М.М., Кумар ПС., Чандрасекхар С., Венгамма Б., Сарма П.В. (ноябрь 2016 г.). "+ стволовые клетки". Molecular Biology Reports . 43 (11): 1233–42. doi :10.1007/s11033-016-4053-4. PMID  27497820. S2CID  13230517.
  26. ^ Pednekar, Kunal P.; Heinrich, Marcel A.; van Baarlen, Joop; Prakash, Jai (6 октября 2021 г.). «Новые 3D-микроткани, имитирующие фиброзную строму при раке поджелудочной железы для изучения клеточных взаимодействий и терапии, модулирующей строму». Cancers . 13 (19): 5006. doi : 10.3390/cancers13195006 . PMC 8508009 . PMID  34638490. 
  27. ^ Wang H, van Blitterswijk CA (май 2010 г.). «Роль трехмерной конфигурации полимерного каркаса в однородности формирования соединительной ткани жировыми стромальными клетками». Biomaterials . 31 (15): 4322–9. doi :10.1016/j.biomaterials.2010.02.008. PMID  20199809.
  28. ^ Мельчелс Ф.П., Баррадас А.М., ван Блиттерсвейк Калифорния, де Бур Дж., Фейен Дж., Грийпма Д.В. (ноябрь 2010 г.). «Влияние архитектуры каркасов тканевой инженерии на посев и культивирование клеток» (PDF) . Акта Биоматер . 6 (11): 4208–17. doi : 10.1016/j.actbio.2010.06.012. ПМИД  20561602.
  29. ^ Carletti E, Motta A, Migliaresi C (2011). «Матрицы для тканевой инженерии и 3D-культуры клеток». 3D-культура клеток . Методы Mol Biol. Т. 695. С. 17–39. doi :10.1007/978-1-60761-984-0_2. ISBN 978-1-60761-983-3. PMID  21042963.
  30. ^ Садат-Шоджай М (2018). «Контролируемый паттерн роста клеток в модулированных белковых нанокомплексах: регулирование распространения клеток в трех измерениях». Materials Today . 21 (6): 686–8. doi :10.1016/j.mattod.2018.06.003. S2CID  139837561.
  31. ^ Tibbitt MW, Anseth KS (июль 2009 г.). «Гидрогели как имитаторы внеклеточного матрикса для 3D-культуры клеток». Биотехнология и биоинженерия . 103 (4): 655–63. doi :10.1002/bit.22361. PMC 2997742. PMID  19472329 . 
  32. ^ Geckil H, Xu F, Zhang X, Moon S, Demirci U (апрель 2010 г.). «Инженерные гидрогели как имитаторы внеклеточного матрикса». Nanomedicine . 5 (3). Лондон, Англия: 469–84. doi :10.2217/nnm.10.12. PMC 2892416 . PMID  20394538. 
  33. ^ Биргерсдоттер А., Сандберг Р., Эрнберг И. (октябрь 2005 г.). «Нарушение экспрессии генов in vitro — растущая необходимость в трехмерных (3D) системах культивирования». Semin Cancer Biol . 15 (5): 405–12. doi :10.1016/j.semcancer.2005.06.009. PMID  16055341.
  34. ^ Barralet JE, Wang L, Lawson M, Triffitt JT, Cooper PR, Shelton RM (июнь 2005 г.). «Сравнение роста клеток костного мозга на 2D и 3D альгинатных гидрогелях». J Mater Sci Mater Med . 16 (6): 515–9. doi :10.1007/s10856-005-0526-z. PMID  15928866.
  35. ^ ab Tibbitt MW, Anseth KS (июль 2009 г.). «Гидрогели как имитаторы внеклеточного матрикса для 3D-культуры клеток». Biotechnol Bioeng . 103 (4): 655–63. doi :10.1002/bit.22361. PMC 2997742. PMID 19472329  . 
  36. ^ ab Xiang X, Phung Y, Feng M, Nagashima K, Zhang J, Broaddus VC и др. (январь 2011 г.). «Разработка и характеристика 3D-модели человеческой мезотелиомы in vitro для исследования терапии иммунотоксином». PLOS ONE . ​​6 (1): e14640. Bibcode :2011PLoSO...614640X. doi : 10.1371/journal.pone.0014640 . PMC 3031536 . PMID  21305058. 
  37. ^ аб Феннема Э, Риврон Н, Рукема Дж, ван Блиттерсвейк С, де Бур Дж (февраль 2013 г.). «Сфероидная культура как инструмент для создания сложных трехмерных тканей» (PDF) . Тенденции в биотехнологии . 31 (2): 108–15. doi : 10.1016/j.tibtech.2012.12.003. ПМИД  23336996.
  38. ^ Jiang Y, Pjesivac-Grbovic J, Cantrell C, Freyer JP (декабрь 2005 г.). «Многомасштабная модель роста аваскулярной опухоли». Biophysical Journal . 89 (6): 3884–94. Bibcode :2005BpJ....89.3884J. doi :10.1529/biophysj.105.060640. PMC 1366955 . PMID  16199495. 
  39. ^ Guttilla IK, Phoenix KN, Hong X, Tirnauer JS, Claffey KP, White BA (февраль 2012 г.). «Длительная культура маммосфер клеток MCF-7 индуцирует ЭПТ и подавление рецептора эстрогена микроРНК». Breast Cancer Research and Treatment . 132 (1): 75–85. doi :10.1007/s10549-011-1534-y. PMID  21553120. S2CID  6930899.
  40. ^ Kunz-Schughart LA, Heyder P, Schroeder J, Knuechel R (май 2001 г.). «Гетерогенная 3-D модель кокультуры клеток опухоли молочной железы и фибробластов для изучения дифференциации фибробластов, связанных с опухолью». Experimental Cell Research . 266 (1): 74–86. doi :10.1006/excr.2001.5210. PMID  11339826.
  41. ^ Priwitaningrum, Dwi L.; Blondé, Jean-Baptiste G.; Sridhar, Adithya; van Baarlen, Joop; Hennink, Wim E.; Storm, Gert; Le Gac, Séverine; Prakash, Jai (декабрь 2016 г.). «Трехмерные сфероидные массивы, содержащие опухолевую строму: инструмент для изучения проникновения наночастиц». Journal of Controlled Release . 244 (Pt B): 257–268. doi :10.1016/j.jconrel.2016.09.004. hdl : 1874/346099 . PMID  27616660.
  42. ^ Phung YT, Barbone D, Broaddus VC, Ho M (2011). «Быстрое получение in vitro многоклеточных сфероидов для изучения терапии моноклональными антителами». Journal of Cancer . 2 : 507–14. doi : 10.7150/jca.2.507. PMC 3204399. PMID  22043235 . 
  43. ^ Tung YC, Hsiao AY, Allen SG, Torisawa YS, Ho M, Takayama S (февраль 2011 г.). «Высокопроизводительная 3D-культура сфероидов и тестирование лекарств с использованием массива 384 висячих капель». The Analyst . 136 (3): 473–8. Bibcode :2011Ana...136..473T. doi :10.1039/c0an00609b. PMC 7454010 . PMID  20967331. 
  44. ^ Xu X, Farach-Carson MC , Jia X (ноябрь 2014 г.). «Трехмерные модели опухолей in vitro для исследования рака и оценки лекарств». Biotechnology Advances . 32 (7): 1256–68. doi :10.1016/j.biotechadv.2014.07.009. PMC 4171250. PMID  25116894 . 
  45. ^ Санти, Мелисса; Мапанао, Ана Катрина; Каппелло, Валентина; Волиани, Валерио (1 июля 2020 г.). «Производство 3D-моделей плоскоклеточных карцином головы и шеи для оценки нанотераностики». ACS Biomaterials Science & Engineering . 6 (9): 4862–9. doi : 10.1021/acsbiomaterials.0c00617 . PMC 7735655 . PMID  33395269. 
  46. ^ Тан, Ло Тенг Херн; Лоу, Лян И; Тан, Сиа Ин; Яп, Вэй Хсум; Чуа, Лэй Хун; Чан, Чим Кей; Ли, Лерн Хан; Го, Бей Хин (2019). «Надежная и доступная трехмерная модель сфероида опухоли для открытия натуральных лекарственных препаратов: исследование случая куркумина». Прогресс в области открытия лекарств и биомедицинской науки . 2. doi : 10.36877/pddbs.a0000017 .
  47. ^ Пирсман, Арне; Блондель, Ева; Ахмед, Тасдик; Анкарт, Джаспер; Оденарт, Доминик; Ботерберг, Том; Бузас, Кристина; Каррагер, Нил; Кастеллани, Гастоне; Кастро, Флавия; Данглс-Мари, Вирджиния (1 ноября 2021 г.). «MISpheroID: база знаний и инструмент прозрачности для минимальной информации об идентификации сфероидов». Природные методы . 18 (11): 1294–1303. дои : 10.1038/s41592-021-01291-4. ПМЦ 8566242 . ПМИД  34725485. 
  48. ^ Celik; Dominici; Filby; Das; Madden; Paunov (11 июля 2019 г.). «Изготовление кластеров клеток кератиноцитов человека для применения в пересадке кожи путем шаблонизации эмульсий Пикеринга «вода в воде»». Биомиметика . 4 (3): 50. doi : 10.3390/biomimetics4030050 . PMC 6784416. PMID  31336810 . 
  49. ^ ab Wang A, Madden LA, Paunov VN (2020). «Высокопроизводительное изготовление кластероидов печеночных клеток с улучшенным ростом и функциональностью для приложений тканевой инженерии». Mater. Adv . 1 (8): 3022–32. doi :10.1039/D0MA00635A.
  50. ^ Chiew GG, Fu A, Perng Low K, Qian Luo K (2015). "Физическая поддержка клеток рака печени необходима для дифференциации и ремоделирования эндотелиальных клеток в модели совместной культуры HepG2-HUVEC". Sci. Rep . 5 (1): 10801. Bibcode :2015NatSR...510801C. doi :10.1038/srep10801. PMC 4459107 . PMID  26053957. 
  51. ^ Lasli S, Kim HJ, Lee K, Suurmond CE, Goudie M, Bandaru P, Sun W, Zhang S, Zhang N, Ahadian S, Dokmeci MR, Lee J, Khademhosseini A (август 2019 г.). "Платформа Human Liver-on-a-Chip для моделирования неалкогольной жировой болезни печени". Adv Biosyst . 3 (8): e1900104. doi :10.1002/adbi.201900104. PMC 7473489. PMID  32648699 . 
  52. ^ Ван А., Велдрик П.Дж., Мэдден Л.А., Паунов В.Н. (май 2021 г.). «Платформа трехмерного совместного культивирования человеческого кластероида, инфицированного биопленкой, для замены животных моделей при тестировании антимикробных нанотехнологий». Интерфейсы ACS Appl Mater . 13 (19): 22182–22194. doi :10.1021/acsami.1c02679. PMID  33956425.
  53. ^ Ван А, Мэдден ЛА, Паунов ВН (март 2022 г.). «Васкуляризированные сокультивированные кластеры первичных эндотелиальных и Hep-G2 клеток на основе водных двухфазных эмульсий Пикеринга». Биоинженерия . 9 (3): 126. doi : 10.3390/bioengineering9030126 . PMC 8945860. PMID  35324815 . 
  54. ^ Du Y, Han R, Wen F, Ng San San S, Xia L, Wohland T и др. (январь 2008 г.). «Синтетическая сэндвич-культура трехмерного монослоя гепатоцитов». Biomaterials . 29 (3): 290–301. doi :10.1016/j.biomaterials.2007.09.016. PMID  17964646.
  55. ^ ab Derda R, Laromaine A, Mammoto A, Tang SK, Mammoto T, Ingber DE, Whitesides GM (ноябрь 2009 г.). "3D-культура клеток на бумажной основе для биоанализов на основе тканей". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (44): 18457–62. Bibcode : 2009PNAS..10618457D. doi : 10.1073/pnas.0910666106 . PMC 2773961. PMID  19846768 . 
  56. ^ Фей, Стивен Дж. «WO2012022351». Европейский патентный реестр.
  57. ^ Freed LE, Vunjak-Novakovic G (2002). «Исследования клеток и тканей в биореакторах космических полетов». Adv Space Biol Med . Достижения в космической биологии и медицине. 8 : 177–95. doi :10.1016/s1569-2574(02)08019-x. ISBN 978-0-444-50735-8. PMID  12951697.
  58. ^ Wendt D, Riboldi SA, Cioffi M, Martin I (2009). "Биореакторы в тканевой инженерии: научные проблемы и клинические перспективы". Биореакторные системы для тканевой инженерии . Достижения в биохимической инженерии/биотехнологии. Том 112. стр. 1–27. Bibcode :2009bste.book....1W. doi :10.1007/978-3-540-69357-4_1. ISBN 978-3-540-69356-7. PMID  19290495.
  59. ^ Schmid J, Schwarz S, Meier-Staude R, Sudhop S, Clausen-Schaumann H, Schieker M, Huber R (октябрь 2018 г.). «Перфузионная биореакторная система для посева клеток и контролируемого кислородом культивирования трехмерных клеточных культур». Tissue Eng Часть C Методы . 24 (10): 585–595. doi :10.1089/ten.TEC.2018.0204. PMC 6208160. PMID  30234443 . 
  60. ^ Wendt D, Riboldi SA, Cioffi M, Martin I (сентябрь 2009 г.). «Потенциал и узкие места биореакторов в 3D-культуре клеток и производстве тканей». Adv Mater . 21 (32–33): 3352–67. Bibcode : 2009AdM....21.3352W. doi : 10.1002/adma.200802748. PMID  20882502.
  61. ^ Li XJ, Valadez AV, Zuo P, Nie Z (июнь 2012 г.). «Микрожидкостная 3D-культура клеток: потенциальное применение для биоанализов на основе тканей». Bioanalysis . 4 (12): 1509–25. doi :10.4155/bio.12.133. PMC 3909686 . PMID  22793034. 
  62. ^ Sudo R, Chung S, Zervantonakis IK, Vickerman V, Toshimitsu Y, Griffith LG, Kamm RD (июль 2009 г.). «Транспортно-опосредованный ангиогенез в 3D эпителиальной совместной культуре». FASEB Journal . 23 (7): 2155–64. doi : 10.1096 /fj.08-122820 . PMC 2718841. PMID  19246488. 
  63. ^ Родоплу, Дидем; Матахум, Джефанни Сьерра; ​​Хсу, Чиа-Хсиен (29 марта 2022 г.). «Платформа для совместного культивирования сфероидов на основе микрожидкостной висячей капли для исследования ангиогенеза опухолей». Lab on a Chip . 22 (7): 1275–85. doi : 10.1039/D1LC01177D. PMID  35191460. S2CID  247024765.
  64. ^ Marimuthu M, Kim S (июнь 2011 г.). «Микрожидкостные методы совместного культивирования клеток для понимания биологии клеток, анализа био/фармацевтических препаратов и разработки тканевых конструкций». Anal Biochem . 413 (2): 81–9. doi :10.1016/j.ab.2011.02.027. PMID  21354094.
  65. ^ Эллиотт NT, Юань F (январь 2011 г.). «Обзор трехмерных моделей тканей in vitro для исследований по открытию и транспорту лекарственных средств». J Pharm Sci . 100 (1): 59–74. doi :10.1002/jps.22257. PMID  20533556.
  66. ^ Chen SY, Hung PJ, Lee PJ (август 2011 г.). «Микрожидкостная матрица для трехмерной перфузионной культуры эпителиальных клеток молочной железы человека». Biomed Microdevices . 13 (4): 753–8. doi :10.1007/s10544-011-9545-3. PMID  21556741.
  67. ^ Musick K, Khatami D, Wheeler BC (июль 2009 г.). «Трехмерная микроэлектродная решетка для регистрации диссоциированных нейрональных культур». Lab Chip . 9 (14): 2036–42. doi :10.1039/b820596e. PMC 2818679. PMID  19568672 . 
  68. ^ Малик М., Янг И., Фатхи П., Малер Г.Дж., Эш М.Б. (2021). «Критические соображения по проектированию многоорганных микрофизиологических систем (МПС)». Front Cell Dev Biol . 9 : 721338. doi : 10.3389/fcell.2021.721338 . PMC 8459628. PMID  34568333 . 
  69. ^ Baillargeon, P; Shumate, J; Hou, S; Fernandez-Vega, V; Marques, N; Souza, G; et al. (2019). «Автоматизация технологии магнитной 3D-модели сфероида для высокопроизводительного скрининга». SLAS Technol . 24 (4): 420–8. doi : 10.1177/2472630319854337 . PMC 7704036. PMID  31225974 . 
  70. ^ Хоу, С.; Тириак, Х.; Шридхаран, Б. П.; Скампавия, Л.; Маду, Ф.; Селдин, Дж.; и др. (2018). «Усовершенствованная разработка моделей первичной органоидной опухоли поджелудочной железы для высокопроизводительного фенотипического скрининга лекарственных препаратов». SLAS Discov . 23 (6): 574–584. doi : 10.1177/2472555218766842. PMC 6013403. PMID  29673279 . 
  71. ^ Madoux, F; Tanner, A; Vessels, M; Willetts, L; Hou, S; Scampavia, L; et al. (2017). "1536-Well 3D Viability Assay to Assess the Cytotoxic Effect of Drugs on Spheroids". SLAS Discov . 22 (5): 516–524. doi : 10.1177/2472555216686308 . PMID  28346088.
  72. ^ Quereda, V; Hou, S; Madoux, F; Scampavia, L; Spicer, TP; Duckett, D (2018). «Цитотоксический трехмерный сфероидный высокопроизводительный анализ с использованием стволовых клеток глиомы, полученных от пациентов». SLAS Discov . 23 (8): 842–9. doi :10.1177/2472555218775055. PMC 6102052. PMID  29750582 . 
  73. ^ Кота, С.; Хоу, С.; Геррант, В.; Маду, Ф.; Траутман, С.; Фернандес-Вега, В.; и др. (2018). «Новый трехмерный высокопроизводительный подход к скринингу выявляет индукторы селективного летального фенотипа мутантного KRAS». Онкоген . 37 (32): 4372–84. doi :10.1038/s41388-018-0257-5. PMC 6138545 . PMID  29743592. 
  74. ^ Кассано Д., Санти М., Д'Аутилия Ф., Мапанао АК, Луин С., Волиани В. (2019). «Фототермический эффект с помощью выделяемых сверхмалых наноархитектур, реагирующих на БИК-диапазон». Горизонты материалов . 6 (3): 531–7. дои : 10.1039/C9MH00096H . hdl : 11384/77439 .
  75. ^ Mapanao AK, Santi M, Faraci P, Cappello V, Cassano D, Voliani V (сентябрь 2018 г.). «Эндогенно запускаемые сверхмалые архитектуры в наночастицах: оценка нацеливания на трехмерные сфероиды карциномы поджелудочной железы». ACS Omega . 3 (9): 11796–801. doi :10.1021/acsomega.8b01719. PMC 6173554 . PMID  30320273. 
  76. ^ Зустяк, Сильвия Петрова; Дадхвал, Смрити; Медина, Карлос; Стечина, Сонетта; Чехреганианзаби, Ясаман; Ашраф, Аниса; Асури, Прашант (февраль 2016 г.). «Жесткость трехмерной матрицы и адгезивные лиганды влияют на реакцию раковых клеток на токсины». Биотехнология и биоинженерия . 113 (2): 443–452. дои : 10.1002/бит.25709 . PMID  26184715. S2CID  38031281.
  77. ^ Отиено, Моника А.; Ган, Цзиньпин; Проктор, Уильям (2018), Чен, Минджун; Уилл, Ивонн (ред.), «Состояние и будущее 3D-культуры клеток в тестировании на токсичность», Лекарственная токсичность для печени , Методы в фармакологии и токсикологии, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer, стр. 249–261, doi : 10.1007/978-1-4939-7677-5_12, ISBN 978-1-4939-7677-5
  78. ^ Fey SJ, Wrzesinski K (июнь 2012 г.). «Определение токсичности лекарств с использованием 3D-сфероидов, сконструированных из бессмертной линии клеток гепатоцитов человека». Toxicological Sciences . 127 (2): 403–11. doi :10.1093/toxsci/kfs122. PMC 3355318 . PMID  22454432. 
  79. ^ Месснер С., Агаркова И., Мориц В., Кельм Дж. М. (январь 2013 г.). «Мультиклеточные микроткани печени человека для тестирования гепатотоксичности». Архив токсикологии . 87 (1): 209–13. doi :10.1007/s00204-012-0968-2. PMC 3535351. PMID  23143619 . 
  80. ^ Jensen J, Hyllner J, Björquist P (июнь 2009 г.). «Технологии человеческих эмбриональных стволовых клеток и открытие лекарств». Журнал клеточной физиологии . 219 (3): 513–9. doi :10.1002/jcp.21732. PMID  19277978. S2CID  36354049.
  81. ^ Alexander F, Eggert S, Wiest J (февраль 2018 г.). «Новая платформа «лаборатория на чипе» для мониторинга метаболизма сфероидов». Cytotechnology . 70 (1): 375–386. doi :10.1007/s10616-017-0152-x. PMC 5809666 . PMID  29032507. 
  82. ^ Amacher DE (май 2010 г.). «Открытие и разработка протеомных биомаркеров безопасности для обнаружения лекарственной токсичности для печени». Toxicol Appl Pharmacol . 245 (1): 134–42. Bibcode : 2010ToxAP.245..134A. doi : 10.1016/j.taap.2010.02.011. PMID  20219512.
  83. ^ Чжан М., Чэнь М., Тонг В. (январь 2012 г.). «Является ли токсикогеномика более надежным и чувствительным биомаркером, чем обычные индикаторы у крыс, для прогнозирования лекарственно-индуцированного поражения печени у людей?». Chem Res Toxicol . 25 (1): 122–9. doi :10.1021/tx200320e. PMID  22122743.
  84. ^ Stevens JL (ноябрь 2006 г.). «Будущее токсикологии — механизмы токсичности и безопасность лекарств: куда мы идем отсюда?». Chem Res Toxicol . 19 (11): 1393–1401. doi :10.1021/tx060213n. PMID  17112225.
  85. ^ Lee MY, Dordick JS (декабрь 2006 г.). «Высокопроизводительный анализ метаболизма и токсичности человека». Curr Opin Biotechnol . 17 (6): 619–27. doi :10.1016/j.copbio.2006.09.003. PMID  17046235.
  86. ^ Houck KA, Kavlock RJ (март 2008 г.). «Понимание механизмов токсичности: выводы из исследований по открытию лекарств». Toxicol Appl Pharmacol . 227 (2): 163–78. Bibcode : 2008ToxAP.227..163H. doi : 10.1016/j.taap.2007.10.022. PMID  18063003.
  87. ^ Prestwich GD (январь 2008 г.). «Оценка эффективности и токсикологии лекарств в трех измерениях: использование синтетических внеклеточных матриц при разработке лекарств». Acc Chem Res . 41 (1): 139–48. doi :10.1021/ar7000827. PMID  17655274.
  88. ^ Асташкина А, Манн Б, Грейнджер Д.В. (апрель 2012 г.). «Критическая оценка моделей клеточной культуры in vitro для высокопроизводительного скрининга лекарственных средств и токсичности». Pharmacol Ther . 134 (1): 82–106. doi :10.1016/j.pharmthera.2012.01.001. PMID  22252140.
  89. ^ Wang H, Brown PC, Chow EC, Ewart L, Ferguson SS, Fitzpatrick S, Freedman BS, Guo GL, Hedrich W, Heyward S, Hickman J, Isoherranen N, Li AP, Liu Q, Mumenthaler SM, Polli J, Proctor WR, Ribeiro A, Wang JY, Wange RL, Huang SM (сентябрь 2021 г.). «3D-модели клеточных культур: фармакокинетика лекарств, оценка безопасности и нормативные требования». Clin Transl Sci . 14 (5): 1659–80. doi :10.1111/cts.13066. PMC 8504835. PMID  33982436 . 
  90. ^ Chipangura JK, Ntamo Y, Mohr B, Chellan N (2023). «Обзор проблем и перспектив 3D-моделей клеточных культур, используемых для изучения лекарственного поражения печени на ранних этапах разработки лекарств». Hum Exp Toxicol . 42 : 9603271221147884. Bibcode : 2023HETox..4211478C. doi : 10.1177/09603271221147884 . PMID  36879529.
  91. ^ Jiang J, Wolters JE, van Breda SG, Kleinjans JC, de Kok TM (2015). «Разработка новых инструментов для исследования in vitro лекарственно-индуцированного поражения печени». Expert Opin Drug Metab Toxicol . 11 (10): 1523–37. doi :10.1517/17425255.2015.1065814. PMID  26155718.
  92. ^ Funk C, Roth A (январь 2017 г.). «Текущие ограничения и будущие возможности прогнозирования DILI in vitro». Arch Toxicol . 91 (1): 131–142. doi :10.1007/s00204-016-1874-9. PMID  27766365.
  93. ^ Tutty MA, Movia D, Prina-Mello A (сентябрь 2022 г.). «Трехмерные (3D) модели клеток печени — инструмент для преодоления разрыва между исследованиями на животных и клиническими испытаниями при скрининге накопления в печени и токсичности нанобиоматериалов». Drug Deliv Transl Res . 12 (9): 2048–74. doi :10.1007/s13346-022-01147-0. PMC 9066991. PMID  35507131 . 
  94. ^ Нгуен Д.Г., Фанк Дж., Роббинс Дж.Б., Кроган-Гранди К., Преснелл С.К., Сингер Т., Рот АБ. (2016). «Биопечатные 3D-первичные ткани печени позволяют оценить реакцию на уровне органов на клиническую лекарственную токсичность in vitro». PLOS ONE . 11 (7): e0158674. Bibcode : 2016PLoSO..1158674N. doi : 10.1371/journal.pone.0158674 . PMC 4936711. PMID  27387377 . 
  95. ^ Fang Y, Eglen RM (июнь 2017 г.). «Трехмерные клеточные культуры в открытии и разработке лекарств». SLAS Discov . 22 (5): 456–472. doi : 10.1177 /1087057117696795. PMC 5448717. PMID  28520521. 
  96. ^ İpek S, Üstündağ A, Can Eke B (май 2023 г.). «Трехмерные (3D) исследования клеточных культур: обзор области токсикологии». Drug Chem Toxicol . 46 (3): 523–533. doi :10.1080/01480545.2022.2066114. PMID  35450503.
  97. ^ Jensen C, Teng Y (2020). «Пора ли начинать переход от 2D к 3D клеточной культуре?». Frontiers in Molecular Biosciences . 7 : 33. doi : 10.3389/fmolb.2020.00033 . PMC 7067892. PMID 32211418  . 
  98. ^ Szot CS, Buchanan CF, Freeman JW, Rylander MN (ноябрь 2011 г.). «3D in vitro биоинженерные опухоли на основе гидрогелей коллагена I». Biomaterials . 32 (31): 7905–12. doi :10.1016/j.biomaterials.2011.07.001. PMC 3229258 . PMID  21782234. 
  99. ^ Ким Дж. Б. (октябрь 2005 г.). «Трехмерные модели культуры тканей в биологии рака». Semin Cancer Biol . 15 (5): 365–77. doi :10.1016/j.semcancer.2005.05.002. PMID  15975824.
  100. ^ Хорнинг Дж.Л., Саху С.К., Виджаярагхавалу С., Димитриевич С., Васир Дж.К., Джайн Т.К., Панда АК, Лабхасетвар В. (2008). «3-D модель опухоли для оценки противораковых препаратов in vitro». Мол Фарм . 5 (5): 849–62. дои : 10.1021/mp800047v. ПМИД  18680382.
  101. ^ Pontes Soares C, Midlej V, de Oliveira ME, Benchimol M, Costa ML, Mermelstein C (2012). «2D и 3D-организованные сердечные клетки демонстрируют различия в клеточной морфологии, адгезионных соединениях, наличии миофибрилл и экспрессии белков». PLOS ONE . ​​7 (5): e38147. Bibcode :2012PLoSO...738147S. doi : 10.1371/journal.pone.0038147 . PMC 3360656 . PMID  22662278. 
  102. ^ Lei Y, Schaffer DV (декабрь 2013 г.). «Полностью определенная и масштабируемая 3D-система культивирования для расширения и дифференциации плюрипотентных стволовых клеток человека». Proc Natl Acad Sci USA . 110 (52): E5039–48. Bibcode : 2013PNAS..110E5039L. doi : 10.1073 /pnas.1309408110 . PMC 3876251. PMID  24248365. 
  103. ^ Чопра В., Динь ТВ., Ханниган Э.В. (июнь 1997 г.). «Трехмерные взаимодействия эндотелиальных и опухолевых эпителиальных клеток при раке шейки матки у человека». In Vitro Cell Dev Biol Anim . 33 (6): 432–42. doi :10.1007/s11626-997-0061-y. PMID  9201511.
  104. ^ ab Habanjar O, Diab-Assaf M, Caldefie-Chezet F, Delort L (ноябрь 2021 г.). "3D-системы культивирования клеток: применение в опухолях, преимущества и недостатки". International Journal of Molecular Sciences . 22 (22): 12200. doi : 10.3390/ijms222212200 . PMC 8618305 . PMID  34830082.