Magnetische celkweek levert sferoïde

culturen met cellen in een 3D-systeem

Cellen die zijn gekweekt tot een driemensionaal systeem komen veel dichter in de buurt van het in vivo micromilieu van bijvoorbeeld tumoren dan de eenlagige celculturen die veelvuldig worden toegepast. Met de door Nano3D Biosciences ontwikkelde technologie voor het magnetisch samenvoegen van cellen, door levitatie of door bioprinten, is 3D-kweek voor iedereen haalbaar, zeker in combinatie met speciale celkweekmaterialen met een celafstotend oppervlak.

In preklinische validatieprocessen bij geneesmiddelenonderzoek wordt nog voornamelijk met eenlagige celculturen gewerkt. Dergelijke 2D-culturen kunnen echter de condities van fysiologisch weefsel slechts beperkt nabootsen. In vivo cellen zijn namelijk in staat om driedimensionaal de interactie aan te gaan. Daarom hebben resultaten van 2D-culturen vaak een beperkte relevantie voor klinische effectiviteit en dragen zo bij aan de hoge mate van uitval in het proces van geneesmiddelenonderzoek.

 

Sferoïden

De inzet van sferoïde culturen wordt beschouwd als een betere methode, die leidt tot meer voorspelbare in vitro screening assays voor preklinisch geneesmiddelenonderzoek, met name in kankeronderzoek. In sferoïde culturen groeien cellen in een driedimensionaal systeem met zones van cellulaire heterogeniteit en voedings- en zuurstofgradiënten. Hiermee komen ze veel dichter bij het in vivo micromilieu van tumoren. Vergelijkingen van sferoïde culturen met eenlagige 2D-culturen toonden functionele verschillen aan in tumorcellijnen, zoals veranderingen in eiwitexpressie, fosforyleringspatronen en ontvankelijkheid voor remmende moleculen.

 

Magnetische 3D-celkweek

De kerntechnologie van Nano3D Biosciences (n3D), partner van Greiner Bio-One, bestaat uit het magnetiseren van cellen met NanoShuttle-PL. De cellen kunnen worden samengevoegd met behulp van een magneet, zowel door levitatie als door bioprinten, om zo in vitro 3D-modellen te vormen die representatief zijn qua structuur en biologie.

De voordelen van magnetische celkweek zijn:

  • Nabootsen van de eigen weefselomgeving.
  • Snelle vorming 3D-model binnen enkele uren.
  • Geen specialistische media nodig.
  • Eenvoudig te gebruiken.
  • Geen materiaalverlies.
  • Maakt co-culturen mogelijk.

Met gemagnetiseerde sferoïden wordt de toevoeging en verwijdering van oplossingen vereenvoudigd door het toepassen van een magnetisch veld waarmee ze tijdens de aspiratie in een stabiele positie worden gehouden. Hierdoor wordt het verloren gaan van sferoïden beperkt. Sferoïden kunnen ook opgenomen en verplaatst worden naar een andere plaat middels het gebruik van magnetisch gereedschap zoals de MagPen. NanoShuttle-PL bestaat uit goud, ijzeroxide en poly-L-lysine. Het magnetiseert cellen middels het elektrostatisch vasthechten aan celmembranen gedurende een incubatie, die overnacht kan plaatsvinden. Na incubatie tonen de gemagnetiseerde cellen een kleuring met donkere nanopartikels. NanoShuttle-PL blijft tot acht dagen aan de celmembraan gehecht, waarna het in de 3D-cultuur wordt vrijgegeven. NanoShuttle-PL is biocompatibel zonder negatief effect op het metabolisme en de proliferatie en veroorzaakt geen inflammatoire stress. Het stimuleert zelfs de proliferatie in 3D. Verder interfereert het niet met experimentele technieken als fluorescentie of Western blotting.

Voorbeeld van een 3D-co-cultuur zoals die is verkregen met behulp van gemagnetiseerde sferoïden.

 

 

Schematische weergave van een tumorsferoïde.

 

Speciale celkweekmaterialen

Voor het succesvol toepassen van het magnetisch kweken van 3D-culturen is het belangrijk dat de cellen zich niet hechten aan het oppervlak van de celkweekfles, -plaat of -petrischaal. Standaard producten voor weefselkweek, die juist zijn geoptimaliseerd om de condities voor celhechting te verbeteren, kunnen niet worden gebruikt. Met de CELLSTAR® kweekmaterialen met een cell-repellent oppervlak heb je dat probleem niet. Deze producten hebben een celafstotend oppervlak dat effectiever dan een standaard hydrofoob oppervlak het hechten van cellen tegengaat, en zo uitstekend past bij de magnetische celkweektechnologie van Nano3D Biosciences. De celafstotende eigenschappen worden verkregen door een innovatie chemische modificatie van het oppervlak van het celkweekproduct. Deze producten zijn gesteriliseerd door bestraling en bevatten geen detecteerbare hoeveelheden aan endotoxines, DNases, RNases en humaan DNA. Ze induceren geen cytotoxische effecten, wat is bepaald volgens EN ISO 10993-5 met zoogdiercellijnen. Aangezien de CELLSTAR®celkweekproducten met celafstotend oppervlak effectief de adhesie van semi-hechtende en hechtende cellijnen voorkomen, zijn ze geschikt voor meerdere toepassingen, zoals suspensieculturen en voor het kweken van sferoïden, stamcel aggregaten en op gel gebaseerde 3D-culturen, met of zonder gebruik van magnetische technieken.

Principe van het magnetisch kweken van 3D-culturen, door levitatie of bioprinten.

 

Greiner Bio-One

info@nl.gbo.com

www.gbo.com

 

Meer informatie over dit onderwerp is te vinden in de Greiner Bio-One brochure: 3D Cell Culture with Products from Greiner Bio-One and Nano3D Biosciences, art.nr. F071076.

KOOPJESHOEK

ABONNEMENT

WILT U ADVERTEREN?