Synthecon 3D三维细胞培养系统介绍

1 Synthecon 公司及其三维细胞培养技术背景介绍

公司于 1990 年创立，创立者为 NASA 细胞研究计划中的发明人。得到 NASA 的和技术转移，重新设计了的 Rotary Cell Culture System (RCCS) ，适用于基础医学、药物研发和其他临床的研究上。传统静态细胞培养是在培养瓶或皿中进行的。无论是细胞或组织均生长在二维平面空间并接触玻璃或塑料表面。这样的方式会影响细胞中基因的表达且无法持续生长及分化。同时，平面培养的细胞还会生“去分化”(dedifferentiation)现象，使培养的细胞逐渐失去其来源组织的许多生理特征。而大部分动态培养系统中，细胞或组织是有物理的外力而悬浮的，有许多包括液态剪切力在内的因素会导致细胞及组织 损伤。   

        RCCS 

        生长其中的细胞或组织是以自由落体的状态悬浮，没有搅拌器、气泡等破坏性压力，故组织在培养液中得以自由降落、翻转并与培养液充分混合，其容器内各方向的力量达到平衡，所以细胞/ 组织不会受到单一方向的力量影响，可朝任意方向均匀生长，是市面上*可使细胞自由生长分化，增加细胞增殖速率，减少细胞死亡和有效增加细胞产物分泌的系统。而且，相比其他的三维细胞培养系统，Synthecon INC的RCCS系统可以克服*困扰三维细胞培养的内生(ingrowth)不足的限制，从而可以真正用来培养工程组织(engineered tissue),使之用于药物、医学研究及再生医学、细胞疗法。

将细胞研究带入更多元化、更进一步的领域，应用范围十分广泛，无论在学术研究或临床研究上都有相当的应用价值。无论是培养人体组织以进行治疗药物的研究，或是培养替代的组织，进行再生医学及细胞治疗，例如肝脏、皮肤、骨髓、软骨、心肌、肺或其他组织等，均提供了*的研究系统，以达到zui接近体内环境的条件。科学家更可利用此系统进行肿瘤细胞、病毒或其他可生产蛋白质、酵素、荷尔蒙、抗原或抗体等重要物质的细胞的培养。 RCCS 这样的系统还提供了 ex vivo 培养环境，研究者可利用 RCCS 以探讨微环境因子，对细胞分化和功能的影响。

2 Synthecon 三维细胞培养相对二维培养的的优势

2.1 传统细胞培养技术

传统细胞培养技术和工程的五十年很少行动将细胞从一个非自然平坦世界中解放出来。 早在1972年，研究者开拓细胞生长在平坦表面相比有新附着面三维格式间差别，例如提取的细胞外基质(ECM)[1]。从那时开始，体内在3D培养环境生长细胞的形态学和行为的惊人相似性不仅有据可查，而且被接受[2]。因为药物发现筛选继续从高通量(throughput)过渡到高含量(content)[3]，3D细胞培养技术将成为增加分析的相关性必要有效方法。

基于细胞分析通过高分辨数字成像结合高含量筛选(HCS)已改进[4]有强有力软件增加每孔产生数据量[5]。在5年内，降低投资成本和改进软件将使高含量筛选为药物筛选工业标准[6]。有几种因素将驱动采用高含量筛选，包括执行多维和多路分析能力生成像体内那样的数据对药物发现管道的所有方面，例如靶点验证，筛选[7]和毒理学。还有，通过减少使用的化合物可以实现每孔成本的节约和直接劳力。但是，研究社会必须同样勤奋采用和在实施3D细胞培养方法，与高含量筛选在一起，真正实现其率。

2.2 三维细胞培养技术

3D细胞培养将不仅通过支持在体内当前细胞类型形态学允许高含量筛选，而且使在药物发现中使用原代和干细胞[8]。特别是，在支持在体内3D-样生长环境中是原代和干细胞提供高含量生物学培养。原代细胞是解离的人或动物组织和往往通过来源像人脐带静脉血管内皮细胞(HUVEC)被鉴定。干细胞是一子组更难以维持的原代细胞，但在3D培养中寻常可进行更大扩展。不论是挑战，未来几年原代和干细胞将成为3D细胞培养焦点[9]。

研究企业依赖在每日基础上恒定一致生产质量细胞。自动化细胞培养和冻结细胞-如同试剂[10,11]正在增加一致性和研究细胞的可利用性。虽然，3D细胞培养已失败，将广泛采用因为仍不存在自动化方法。现实的情况是，2D培养牢固占领药物发现基础建设带来引入三维培养方法的挑战。确定出现用户友好自动化适宜3D重要是创建一条从2D至3D细胞培养的通路。

基于细胞治疗已促进技术的发展前途促进来自患者原代和干细胞类型的生长和结构[12]。被认为对植入安全的大多数支架系统用合成或动物-来源细胞外基质(ECM)材料。不幸的是，这些生物材料技术仅适用于3D细胞培养和因此，往往不能满足规模，成本和基于筛选关联格式需求。为此目的本讨论集中于当前可得到的适宜3D细胞培养技术现代基于细胞筛选 。

注：以上文字摘自“基于细胞分析中3D细胞培养打开新层面”