类器官和 3D 培养的重要载体-基质胶

传统细胞培养是在单层中生长，细胞是扁平并可以在水平面上自由粘附和扩散，但不支持在垂直方向上扩散，2D表面上培养的细胞具有强烈的顶端-基底极性，这种极性与某些细胞类型相关，例如上皮细胞；3D细胞培养即三维细胞培养，是指将具有三维结构的不同材料载体与各种细胞在体外共培养，使细胞在载体的三维立体空间结构中迁移、生长，形成三维的细胞-载体复合体，主要用于细胞球、类器官等培养。

图1.在 ECM 涂层玻璃或塑料表面 (2D) 与典型的 3D ECM 之间区别^[1]

作为疾病验证模型，相比于传统2D疾病模型，以3D为基础培养的类器官在阐明疾病的发展、稳态性和发病机理等与体内环境更加接近，在多领域将发挥重要，诸如细胞治疗、药物研发、基因工程、免疫研究、组织再生等领域，基质胶作为类器官和3D培养的重要载体，在其中发挥着举足轻重的作用。

表1.2D和3D培养对比^[1]

基质胶是从富含胞外基质蛋白EHS小鼠肿瘤中提取出的可溶性基底膜制备物，其主要成分由层粘连蛋白，Ⅳ型胶原，硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）和巢蛋白等组成，还包含生长因子如TGF-beta、EGF、IGF、FGF、组织纤溶酶原激活物和EHS肿瘤自身含有的其他生长因子。为组织和细胞提供支撑、抗拉强度和支架支撑，也可以作为细胞粘附和运动的三维亚结构以及生长因子、趋化因子和细胞因子的储存库，同时可作为细胞形态发生和分化的信号等。翌圣生物开发生产的Ceturegel^TM基质胶不含LDEV（乳酸脱氢酶增高病毒），超低内毒素含量，并全部经过支原体检测保证无支原体污染，包括基本浓度、高浓度、低生长因子等不同类型基质胶。 

应用方向

产品特点

安全性高：不含LDEV（乳酸脱氢酶增高病毒）

浓度多样性：浓度范围在8~20 mg/mL之间

批次稳定性好：严格生产质检过程保证批次间性能稳定

低内毒素：内毒素含量≤4 EU/mL

污染物检测： 经检测无支原体和细菌、真菌残留

单批产量高：单批产量在L级别以上

兼容性好：可与任何类型的细胞培养基兼容

3D培养验证 

制备细胞悬液

将24孔细胞培养板、移液枪头置于冰上预冷，基质胶置于冰上或4℃缓融，取对数生长期HepG2细胞，使用PBS轻柔润洗并用胰蛋白酶消化细胞。终止消化后制备并收集单细胞悬液，1500 rpm离心3min，弃上清并用DMEM完全培养基重悬细胞，血球计数板计数细胞后，用调整细胞浓度为1.5×10⁵个细胞/mL。

细胞接种

取缓融后的基质胶和调整好浓度的单细胞悬液1:1冰上轻轻混匀，用预冷的200μL移液枪头取40~50μL上述混匀单细胞悬液垂直滴于预冷24孔板中，使其形成拱型细胞液滴。

结果统计

于37℃、5%CO₂饱和湿度的细胞培养箱内稳定30min后，每孔加入1~2mL DMEM完全培养基继续培养，每天观察并拍照记录。
 

图2.细胞3D培养4d后结果

FAQ

01拿到的基质有色差的变化（淡黄色到深红色）是什么原因？

对于含酚红的基质胶主要原因是由于酚红和碳酸氢盐与CO₂作用引起的，但是与5％CO₂平衡后色差即会减少。冻融后，轻轻摇晃试剂瓶使基质胶分散均匀。

02基质胶的操作要注意哪些事项？

所有操作需在无菌环境下进行，应使用预冷的移液器以保证基质胶呈匀浆状。

03基质胶的如何分装冻存使用？

可将冻融后的Ceturegel^TM基质胶分装在多个小管，所有分装均需用预冷的冻存管，迅速冷冻并保存，避免多次冻融。所有涉及到使用的物品在使用前需预冷，使用预冷的移液管、吸头及小管等操作基质胶。

[1] Baker BM, Chen CS. Deconstructing the third dimension: how 3D culture microenvironments alter cellular cues. J Cell Sci. 2012 Jul 1;125(Pt 13):3015-24. doi: 10.1242/jcs.079509. Epub 2012 Jul 13. PMID: 22797912; PMCID: PMC3434846.


 

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