康宁生命科学3D细胞培养和2D细胞培养的 [复制链接]

3D（三维）培养细胞是目前非常火的细胞培养方式，可以弥补很多传统2D细胞培养的局限。康宁生命科学旗下的Matrigel等细胞基质、Transwell细胞小室和全新超低附件表面的3D球型微孔板是适用于3D细胞培养的有效工具。多年来，无数用户使用这些产品取得卓越研究成就。

我们将首先探讨3D细胞培养和2D细胞培养的区别。

自年，美国生物学家及解剖学家RossHarrison第一次成功进行了2D（二维）动物细胞培养，2D细胞培养模型在发育生物学、组织形态学、疾病机制、药物研发、大规模蛋白生产、组织工程和再生医学领域的发展发挥了重要作用。由于2D培养系统本身的局限性，近20年多年来科学家们开发了许多3D细胞培养模型来满足这些应用。

在2D培养中，只有与培养表面接触的一侧发生细胞吸附。许多细胞从组织中分离出来并置于平面细胞培养表面时，会逐步变得更加扁平，分裂异常，并丧失其分化表型。而在3D培养中，整个细胞表面都可以发生细胞吸附。细胞吸附和伸展的程度影响其增殖、凋亡和分化功能。3D培养可以建立起生理上的细胞-细胞与细胞-细胞外基质相互作用，模拟天然组织的特异性。

3D模型的另一个重要的生理特性是适宜的细胞极性。体内的极性取决于细胞类型和组织微环境。上皮细胞通常都是有极性的，有顶面和基底外侧表面，这对组织的结构和生物活性分子的定向分泌很重要。像Transwell细胞小室这样的可通透支持物，是重建具有活体组织类似的细胞形态、细胞-细胞相互作用、极性和分泌功能的上皮细胞3D模型时特别有用的工具。

2D细胞培养的局限性对临床前基于细胞的药物和*性筛选试验的可预测性已经造成影响。因为2D培养系统常常无法构建有效的肿瘤生物学模型。使用2D模型进行临床前药物研发时，严重依赖动物模型来进行生物利用率和*物学的研究。

细胞在2D还是3D条件下培养，在基因表达和mRNA剪切应用方面有着显著的区别。比如说，黑色素瘤细胞培养在扁平底物上时展现出独特的基因表达模式，跟3D培养环境下黑色素瘤细胞球体不一样。3D球体中上调的基因被发现也在体内的肿瘤中发生了上调。有研究表明，细胞培养底物的特征还会影响到整合素mRNA的表达和蛋白的生物合成。

原代细胞和干细胞的分化环境都是3D的环境，经发现其生化和局部解剖结构对分化过程有巨大的影响。比如说，单层培养的原代肝细胞在几天内去分化并死亡。去分化肝细胞首先丧失的就是药物代谢酶的生物合成能力。2D表面的肝细胞功能亏损可以通过将原代肝细胞嵌入3D基质（如I型胶原；CorningMatrigel基质；合成肽支架；或维持在灌注流条件下）中来克服。