星星、鉆石、圓圈，這可不是人們折疊出來的幸運(yùn)符，而是新型數(shù)字微流體平臺(tái)的杰作——3D細(xì)胞培養(yǎng)物。加拿大多倫多大學(xué)研究人員在最近一期《自然·通信》雜志上發(fā)表的此項(xiàng)研究成果，將使在更具成本效益的3D凝膠中開展細(xì)胞研究成為可能，也為未來個(gè)性化醫(yī)療應(yīng)用帶來希望。
論文第一作者、多倫多大學(xué)生物材料和生物醫(yī)學(xué)工程研究所博士畢業(yè)生歐文·艾德奈特稱，微環(huán)境可極大影響細(xì)胞命運(yùn)。該項(xiàng)研究的重要性在于，開發(fā)出的新工具將允許研究人員探究細(xì)胞對(duì)3D環(huán)境的敏感性。加拿大生物化學(xué)分析首席研究員、多倫多大學(xué)教授亞倫·惠勒則表示，與標(biāo)準(zhǔn)的2D細(xì)胞培養(yǎng)格式相比，以3D細(xì)胞培養(yǎng)方式生長(zhǎng)的細(xì)胞，與生命系統(tǒng)具有更多的相似之處。
艾德奈特解釋說，更為自然的3D細(xì)胞培養(yǎng)物的生長(zhǎng)是一大挑戰(zhàn)，因?yàn)槟壳八玫脑噭┹^為昂貴，材料不便于自動(dòng)化，在重復(fù)處理后3D矩陣還會(huì)分解。艾德奈特最終通過對(duì)惠勒實(shí)驗(yàn)室首創(chuàng)的一種數(shù)字微流體平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，解決了上述難題。
沉陷于水凝膠材料中的細(xì)胞，可緩慢地流經(jīng)屏幕上的一塊類似微型棋盤的小區(qū)域。細(xì)胞可用穿過系統(tǒng)頂板上方開口的小電場(chǎng)進(jìn)行策略性操縱。研究人員在這些微凝膠中培養(yǎng)腎細(xì)胞，在四五天時(shí)間內(nèi)，細(xì)胞培養(yǎng)物就形成了類似原始腎臟的空心球體結(jié)構(gòu)。
該工具為按照不同細(xì)胞數(shù)目組合成型提供了極大的靈活性，這些細(xì)胞可被組合成各種異想天開的微環(huán)境形狀和大小，比如星星、鉆石和圓圈等，也可用于設(shè)計(jì)模擬活體3D生態(tài)位，從而使研究人員得以了解這些因素如何影響細(xì)胞命運(yùn)。
據(jù)艾德奈特介紹，更為重要的是，該研究成果可讓研究人員在一張信用卡大小的平臺(tái)上同時(shí)自動(dòng)運(yùn)行32個(gè)實(shí)驗(yàn)。這一新型系統(tǒng)可允許子微升（sub-microlitre）量級(jí)的3D凝膠無手裝配，每個(gè)凝膠均可獨(dú)立尋址，流體交換則比更大尺寸的替代物更加柔和，試劑用量則可減少100倍。這一新工具將使3D細(xì)胞培養(yǎng)成為分子生物學(xué)研究中更具吸引力和更易接近的方式。
可以預(yù)見該平臺(tái)的多種應(yīng)用可能，但研究人員最為興奮的是其在個(gè)性化醫(yī)療上的潛力。惠勒認(rèn)為，收集患者的小組織樣本，將其分布到數(shù)字微流體設(shè)備的3D凝膠中，并通過篩選條件將可確定個(gè)性化療法。
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