改變認(rèn)知!這款黑科技讓成骨細(xì)胞在“太空“中生長(zhǎng),再生醫(yī)學(xué)
作為科研狗的你,是否還在為二維培養(yǎng)中畸變的成骨細(xì)胞而發(fā)愁?是否還在為傳代后細(xì)胞活性驟降而苦惱?今天要介紹的這款TDCCS-3D微重力三維培養(yǎng)系統(tǒng),可能會(huì)空環(huán)境的微重力條件下自由生長(zhǎng),細(xì)胞形態(tài)從扁平變得立體,功能狀態(tài)更接近體內(nèi)真實(shí)情況。這不是科幻電影,而是最新發(fā)表在《Biomaterials》期刊上的研究成果。數(shù)據(jù)顯示,成骨細(xì)胞在三維微重力培養(yǎng)中,增殖和分化指標(biāo)(如RUNX2表達(dá)量)較傳統(tǒng)二維培養(yǎng)提升近300%!
微重力培養(yǎng)的魔法效應(yīng)
與傳統(tǒng)二維培養(yǎng)相比,微重力環(huán)境下的細(xì)胞會(huì)發(fā)生神奇變化。在NASA開發(fā)的RWV生物反應(yīng)器中,細(xì)胞受到的剪切力可低至0.01Pa,這種近似太空的環(huán)境讓成骨細(xì)胞形成更緊密的三維結(jié)構(gòu)。北京科譽(yù)興業(yè)科技的實(shí)驗(yàn)證實(shí),在微重力條件下培養(yǎng)的成骨細(xì)胞,其鈣化結(jié)節(jié)數(shù)量和堿性磷酸酶活性均有顯著提高。
這背后的科學(xué)原理令人著迷:微重力環(huán)境減少了細(xì)胞與培養(yǎng)容器的機(jī)械接觸,降低了剪切力損傷,同時(shí)促進(jìn)了細(xì)胞間的信號(hào)傳導(dǎo)。就像把細(xì)胞送回母體環(huán)境,讓它們重新找回"組織記憶"。
操作指南:從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化
使用TDCCS-3D微重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)并不復(fù)雜,但需要掌握幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
設(shè)備調(diào)試:溫度控制在37℃,CO?濃度保持在5%,轉(zhuǎn)速根據(jù)細(xì)胞類型調(diào)整
細(xì)胞接種:建議密度為2-3×10?個(gè)/mL,使用多聚賴氨酸包被促進(jìn)貼壁
傳代時(shí)機(jī):當(dāng)成骨細(xì)胞球體達(dá)到500μm左右時(shí)進(jìn)行傳代最佳
培養(yǎng)基選擇:建議添加B27、EGF等生長(zhǎng)因子
特別提醒:微重力培養(yǎng)的成骨細(xì)胞在分化后期會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)胞外基質(zhì),這時(shí)需要適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速,防止細(xì)胞團(tuán)沉積。
行業(yè)應(yīng)用的無限可能
這項(xiàng)技術(shù)正在改寫再生醫(yī)學(xué)的游戲規(guī)則。在骨缺損修復(fù)領(lǐng)域,微重力培養(yǎng)的成骨細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的礦化能力;在藥物篩選平臺(tái),三維培養(yǎng)的細(xì)胞對(duì)藥物的反應(yīng)更接近人體真實(shí)情況;更有研究團(tuán)隊(duì)嘗試用這項(xiàng)技術(shù)培養(yǎng)骨組織工程支架,為解決移植供體短缺問題提供新思路。
值得一提的是,這種培養(yǎng)方式大幅降低了血清用量,使實(shí)驗(yàn)成本降低40%以上。已有生物科技公司將其用于規(guī)?;a(chǎn),單批次培養(yǎng)量可達(dá)10^9級(jí)別。
未來已來
隨著SpaceX等商業(yè)航天公司的發(fā)展,真實(shí)的太空細(xì)胞實(shí)驗(yàn)成本正在降低。但在地面實(shí)驗(yàn)室,通過TDCCS-3D這樣的微重力模擬系統(tǒng),我們同樣可以探索細(xì)胞的太空生物學(xué)特性。畢竟,了解細(xì)胞在極限環(huán)境下的行為,或許正是破解生命奧秘的關(guān)鍵鑰匙。
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