Tredimensionel cellekultur:Få celler til at føle sig hjemme

Et team af forskere i Houston har afsløret en ny teknik, der bruger magnetiske nanobeads til at svæve celler, så de kan vokse til tredimensionelle strukturer. Dette teknologiske spring fra den flade petriskål har potentiale til betydelig indflydelse på kræftforskning, hvor nyere undersøgelser har vist, at kræftceller, der vokser i todimensionale ark, ikke er de optimale systemer til undersøgelse af potentielle kræftfremkaldende midler. Faktisk, teknikker til dyrkning af celler i tredimensionelle strukturer kan spare millioner af dollars i omkostninger til test af lægemidler.

Renata Pasqualini og Wadih Arap, fra University of Texas MD Anderson Cancer Center, og Thomas Killian, fra Rice University, ledet denne undersøgelse, som blev rapporteret i journalen Naturnanoteknologi . Dr. Pasqualini er også medlem af University of Texas Health Science Center ved Houston Physical Sciences-Oncology Center, et af 12 centre finansieret af National Cancer Institute for at fremme udviklingen af ​​innovative ideer og nye studieretninger baseret på viden om de biologiske og fysiske love og principper, der definerer både normale og tumorsystemer.

Den tredimensionelle teknik er let nok til, at de fleste laboratorier kan konfigureres med det samme. Det bruger magnetiske nanopartikler til at svæve celler, mens de deler sig og vokser. Sammenlignet med cellekulturer dyrket på flade overflader, de tredimensionelle cellekulturer har en tendens til at danne væv, der mere ligner dem inde i kroppen. "Der er et stort skub lige nu for at finde måder at dyrke celler på i tredimensionel, fordi kroppen er tredimensionel, og kulturer, der mere ligner naturligt væv, forventes at give bedre resultater til prækliniske lægemiddeltest, "sagde Dr. Killian." Hvis du kun kunne forbedre nøjagtigheden af ​​tidlige lægemiddelscreeninger med kun 10 procent, det anslås, at du kan spare så meget som $ 100 millioner pr. lægemiddel. "Til kræftforskning, det "usynlige stillads" skabt af magnetfeltet går ud over dets potentiale til at producere cellekulturer, der mere minder om virkelige tumorer, hvilket i sig selv ville være et vigtigt fremskridt, tilføjede Dr. Arap.

For at få celler til at svæve, forskergruppen ændrede en kombination af guldnanopartikler og konstruerede virale partikler kaldet "fag", der blev udviklet i laboratoriet af Dr. Arap og Pasqualini. Denne målrettede "nanoshuttle" kan levere nyttelast til bestemte organer eller væv.

"Et logisk næste skridt for os vil være at bruge denne ekstra magnetiske egenskab på målrettede måder til at undersøge mulige applikationer inden for billeddannelse og behandling af tumorer, "Sagde Dr. Arap.

I den aktuelle undersøgelse, forskerne tilføjede magnetiske jernoxid -nanopartikler til en gel, der indeholder fag. Når celler tilsættes til gelen, fagen får partiklerne til at blive absorberet i celler i løbet af et par timer. Gelen vaskes derefter væk, og de nanopartikelbelastede celler placeres i en petriskål fyldt med en væske, der fremmer cellevækst og deling. Ved at placere en magnet i møntstørrelse oven på fadets låg, forskerne fandt ud af, at de kunne løfte cellerne fra fadets bund, koncentrere dem, og lad dem vokse og dele sig, mens de blev suspenderet i væsken. I et nøgleeksperiment med glioblastomceller, efterforskerne fandt ud af, at celler, der voksede i det tredimensionelle medium, producerede proteiner, der lignede dem, der blev produceret af gliobastomatumorer i mus, mens celler vokset i to dimensioner ikke viste denne lighed.

Dette arbejde, som delvist blev støttet af National Cancer Institute, er beskrevet i et papir med titlen, "Tredimensionel vævskultur baseret på magnetisk cellelevitation." Undersøgere fra Nano3D Biosciences, som har licenseret denne teknologi til kommerciel udvikling, deltog også i denne undersøgelse. Et abstract af dette papir er tilgængeligt på tidsskriftets websted.