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NIST科学家发现如何将肝癌细胞的生长从2-D结构转换为3-D结构

2019-11-22

  美国国家标准技术研究院(NIST)的科学家们为在更现实的环境中测试实验药物铺平了道路,发现了如何使小细胞集落在培养皿中以有用的新方式生长。

  研究小组的发现可能会帮助微型“芯片实验室”技术的设计人员在芯片的微小腔室内培养肝癌细胞的三维菌落,而不是他们现在通常可以培养的仅二维菌落。由于许多实体组织肿瘤本身都是三维的,因此3D细胞阵列可以提供比目前可用的更为真实的生物学环境来测试药物。

  NIST的生物医学工程师Darwin Reyes-Hernandez说:“由于肿瘤细胞系通常用于测试抗癌化合物,因此生物医学界正在积极寻找在3-D细胞培养物中测试这些药物的方法。” “我们的发现可以帮助弥合实验室和活体细胞分析之间的鸿沟,这一鸿沟目前限制了药物发现过程。”

  为了实现“芯片实验室”技术的承诺,芯片内部需要具有与人体自身相同的许多功能,例如在彼此存在时会生长出许多不同的细胞类型。科学家只需将它们在实验室培养皿中一起生长,就已经可以探索在存在药物分子的情况下单细胞类型的功能。但是药物必须在体内起作用,而不仅仅是实验室实验。为了以可控的方式研究细胞之间的相互作用,科学家在培养皿中培养了多种细胞类型,通过改变生长表面的特征,使每种细胞在不同的位置生长,这种技术称为微图案化。

  NIST小组的成员专门研究微流体技术,这些技术将在芯片的物理环境中构成实验室的大部分内容,最初的目标是使两种不同类型的人类细胞在表面上并排生长:肝癌细胞和肝癌细胞。内皮细胞,它们排在人体的血管中,对癌症的进展至关重要。NIST客座研究员,来自加利福尼亚拉霍亚市Theiss Research的NIST研究小组成员Kiran Bhadriraju认为,仅仅找到一种在两种细胞类型之间建立共享边界的方法将是一项值得的成就。他说,创建这样的微模式共培养的现有技术很麻烦,而且不容易在大规模药物测试中使用。

  该小组提出理论,当他们用两种不同的粘合剂(仅是纤连蛋白和纤连蛋白与其他称为混合细胞粘附材料(hCAM)的复合材料)涂覆表面时,肝癌细胞将很容易仅粘附于hCAM,而内皮细胞会粘附坚持纤连蛋白。初步实验验证了他们的直觉,这一发现为NIST科学家提供了一种在需要的地方创建肿瘤和内皮细胞共培养物的方法。

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