ملحق مبتكر مطبوع ثلاثي الأبعاد مصمم لتمكين ثقافات الخلايا 2D و 3D المباشرة
يناير 6, 2023
في هذه الورقة ، يتم تقديم ملحق مطبوع 3D مصمم حديثا كنموذج للثقافة المشتركة ويتم التحقق من صحته من خلال دراسة الاتصال بين الخلايا بين الخلايا البطانية والخلايا الكيراتينية.
يمكن استخدام هذا البروتوكول للتحقيق في العديد من الدراسات الثقافية وتوفير أداة جديدة للتحقيق في الاتصال الخلوي المباشر. يوفر هذا الجهاز الجديد وقتا كبيرا في إنشاء نموذج استزراع وينطبق على أنواع الخلايا المختلفة التي تتطلب طلاءا معينا أم لا. في الواقع ، تسمح الأجزاء الأربعة من الإدخالات المطبوعة ثلاثية الأبعاد بزراعة أنواع مختلفة من الخلايا في طبقة أحادية ، أو في 3D بنفس الطريقة مع مجموعات مختلفة.
تعتبر الإدخالات المطبوعة 3D أكثر متانة ومرونة وقابلية للتطوير ويمكن استخدامها لتصميم نماذج تجريبية لدراسات الأمراض الفسيولوجية ، مثل علم المناعة أو الأندروجينيسيس. للبدء ، امزج المكونين ، السيليكون الغذائي ، والمحفز المتوفر في المجموعة بنسبة 10: 1 ، باستخدام ملعقة معقمة من الإيثانول بنسبة 70٪ وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. ضع الحشوات على مزيج السيليكون باستخدام الملقط بحيث يتم توزيع الخليط بشكل متجانس على الحافة السفلية للإدخال.
ضع الحشوات في آبار صفيحة ستة آبار واضغط برفق للتأكد من أن الحشوات على اتصال وثيق باللوحة لتجنب أي تسرب لوسط زراعة الخلايا. ضع اللوحة عند 37 درجة مئوية لدعم عملية تصلب السيليكون لمدة ساعة واحدة. بعد التصلب ، قم بتعقيم الألواح بالحشوات عن طريق غمرها في حمام إيثانول بنسبة 70٪ لمدة 30 دقيقة إلى ساعة واحدة.
بعد ذلك ، تخلص من الكحول عن طريق السحب ، واترك الطبق يجف طوال الليل في غطاء زراعة الخلايا. لزراعة الخلايا الكيراتينية في غمد الجذر الخارجي والخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية ، تخلص من الوسط من القوارير وأضف خمسة ملليلتر من التربسين لفصل الخلايا. ضع القارورة التي تحتوي على الخلايا الكيراتينية في غمد الجذر الخارجي عند 37 درجة مئوية مع 5٪ ثاني أكسيد الكربون لمدة خمس دقائق ، واحتضن القارورة التي تحتوي على الخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة.
في أنبوب مخروطي معقم سعة 15 ملليلتر ، امزج محلول التربسين الذي يحتوي على الخلايا الكيراتينية لغمد الجذر الخارجي مع خمسة ملليلتر من وسط الخلايا الجذعية الوسيطة المكمل ب 5٪ FBS وعوامل النمو والخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية مع خمسة ملليلتر من وسط الخلايا البطانية المكمل ب 5٪ FBS وعوامل النمو. أجهزة الطرد المركزي الخلايا الكيراتينية لغمد الجذر الخارجي ومعلقات الخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية عند 200 غرام لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة. بعد التخلص من المادة الطافية ، أعد تعليق الخلايا في ملليلتر من الوسائط الخاصة بها.
امزج 10 ميكرولتر من تعليق الخلية مع 10 ميكرولتر من صبغة تريبان الزرقاء ، وأضف 10 ميكرولتر من المزيج إلى غرفة شريحة العد. أدخل شريحة العد في نظام عد الخلايا واكتشف رقم الخلية وصلاحيتها. بعد تحضير تعليق الخلية بتركيز 50،000 خلية لكل مليلتر في الوسط المعني ، قم بتوزيع 800 ميكرولتر على ملليلتر واحد من تعليق الخلية في المقصورات الكبيرة الفردية ، و 100 إلى 150 ميكرولتر في المقصورات الصغيرة الفردية مع ماصة.
انظر الخلايا الكيراتينية في وسط الخلايا الجذعية الوسيطة المكملة ب 5٪ FBS وعوامل النمو والخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية في وسط الخلية البطانية ، مكملة ب 5٪ FBS وعوامل النمو في المقصورات الصغيرة والكبيرة الأخرى. ضع صفيحة زراعة الخلايا عند 37 درجة مئوية مع 5٪ ثاني أكسيد الكربون ، أو في ظل الظروف المعتادة ، للسماح بالتصاق الخلية و / أو النضج. أفرغ وسائط الاستزراع للمقصورات المختلفة للإدخالات باستخدام ماصة.
ثم شطف الخلايا مع ملليلتر واحد من 37 درجة مئوية PBS الدافئة في المقصورات الكبيرة ، و 200 ميكرولتر في المقصورات الصغيرة. أضف ثلاثة ملليلتر من وسط شائع محدد ليكون متوافقا مع جميع أنواع الخلايا. ضع اللوحة التي تحتوي على المزارع المشتركة عند 37 درجة مئوية مع 5٪ ثاني أكسيد الكربون لمدة 24 إلى 48 ساعة.
افصل الخلايا باستخدام التربسين لحساب معلق الخلية ، وتحقق من صلاحيتها باستخدام تلطيخ التريبان الأزرق. بعد مراقبة التشكل ، احسب عدد خلايا المقصورات المختلفة أثناء التجربة تحت المجهر الضوئي بعد 24 إلى 48 ساعة من الحضانة. أولا ، قم بإزالة الإدخالات من لوحة الآبار الستة في نهاية التجربة عن طريق تحريف طفيف ، ثم قم بإزالة السيليكون من الإدخالات عن طريق سحبه.
اغسل الحشوات بمنظفات زراعة الخلايا التقليدية ومواد التنظيف. ثم تعقيم إدراج لاستخدامها في المستقبل في الأوتوكلاف ، أو عن طريق غمرها في حمام الإيثانول 70 ٪ لمدة ساعة واحدة. تمت مقارنة النمط الظاهري وصلاحية الخلية ، حيث لوحظت 90٪ من الصلاحية في آبار ألواح الآبار الستة ، وعند 91٪ لوحظت في الإدخالات المطبوعة 3D للخلايا الكيراتينية في غمد الجذر الخارجي.
كانت صلاحية الخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية 85٪ في آبار صفيحة الآبار الستة ، بينما كانت 86٪ في الإدخالات المطبوعة ثلاثية الأبعاد. أظهرت اتصالات الخلايا غير المباشرة بين الخلايا الكيراتينية والخلايا البطانية في الإدخالات المطبوعة ثلاثية الأبعاد أنه في وجود الخلايا الكيراتينية في الإدخالات ، زاد تكاثر الخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية بشكل ملحوظ بمقدار 1.5 ضعف بعد 24 ساعة ، وبمقدار 3.1 أضعاف بعد 48 ساعة مقارنة بالسيطرة. ومع ذلك ، فقد تبين أن الخلايا الكيراتينية لوسط حالة غمد الجذر الخارجي تزيد بشكل كبير من تكاثر الخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية بمقدار 1.5 ضعف بعد 24 ساعة ، وبمقدار 2.1 ضعف بعد 48 ساعة.
تم اختبار نموذج الثقافة المشتركة للإدراج المطبوع 3D لتحديد تأثير الخلايا الكيراتينية على هجرة الخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية. في حالة السيطرة ، هاجرت الخلايا البطانية وغطت حوالي 44 ٪ من منطقة الجرح بعد 24 ساعة. في وجود الخلايا الكيراتينية ، لوحظت زيادة كبيرة في هجرة الخلايا البطانية الوعائية الدقيقة الجلدية البشرية ، مما يدل على أن 43٪ 67٪ و 99٪ من منطقة الجرح تمت تغطيتها بعد ثلاث و 12 و 24 ساعة على التوالي.
وبالمثل ، تزداد هجرة HDMECs في وجود الخلايا الكيراتينية لوسط حالة غمد الجذر الخارجي. من الأهمية بمكان ضمان ختم الملحق على اللوحة ، من أجل منع تسرب وسط الخلايا من حجرة إلى أخرى. يمكن إجراء العديد من التطبيقات ، مثل الانتشار ، والهجرة ، وفحوصات تكوين المهدئات ، والحمض النووي الريبي ، والبروتين وغيرها من التحليلات.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة نموذجًا جديدًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد لدراسة أنظمة الثقافة المشتركة، مع التركيز على التواصل البيني الهرموني بين الخلايا البطانية والخلايا القرنية. يعمل الملحق على تحسين تصميم النموذج التجريبي لأنواع مختلفة من الخلايا ويظهر زيادات كبيرة في تكاثر الخلايا البطانية وهاجرتها عند زراعة الخلايا بشكل مشترك مع الخلايا القرنية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال البحث
- بيولوجيا الخلية
- تفاعلات الخلايا البطانية والخلايا القرنية
- نماذج الثقافة ثلاثية الأبعاد
الخلفية
- أهمية التواصل المباشر بين الخلايا في الأنظمة البيولوجية.
- التحديات في إنشاء نماذج زراعة لأنواع مختلفة من الخلايا.
- الحاجة إلى تقنيات زراعة خلوية قابلة للتوسيع والمرونة.
الطرق المستخدمة
- استخدام ملحق مطبوع ثلاثي الأبعاد لزراعة الخلايا.
- زراعة الخلايا القرنية والخلايا البطانية الميكروية الجلدية البشرية بشكل مشترك.
- تحليل حيوية الخلايا وتأثيرات التواصل من خلال اختبارات الهجرة والتكاثر.
النتائج الرئيسية
- عززت الخلايا القرنية تكاثر الخلايا البطانية بشكل كبير بمقدار 1.5 مرة بعد 24 ساعة وبمقدار 3.1 مرة بعد 48 ساعة.
- تحسنت هجرة الخلايا البطانية بشكل كبير في وجود الخلايا القرنية، مغطية ما يصل إلى 99٪ من منطقة الجرح بعد 24 ساعة.
- لوحظت حيوية خلوية عالية في الإدخالات المطبوعة ثلاثي الأبعاد مقارنة بأساليب الزراعة التقليدية.
الاستنتاجات
- توضح هذه الدراسة فعالية الإدخالات المطبوعة ثلاثي الأبعاد في تسهيل التفاعلات الخلوية المباشرة والزراعة.
- تؤثر النتائج على فهم التواصل الخلوي ويمكن أن تساعد في دراسة العديد من الفيزيولوجيا المرضية.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Efficient modeling of direct and indirect cell communication is critical for early discovery and target validation in biopharma R&D. The 3D-printed insert system enables multiplexed co-culture of up to four cell types in both 2D and 3D formats, supporting physiologically relevant assays and accelerating hypothesis-driven research. This flexible platform enhances predictive confidence and streamlines the transition from discovery biology to preclinical model development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of paracrine and direct cell-cell interactions in a controlled, multi-compartment format.
- Supports functional target validation by allowing simultaneous analysis of multiple cell types and conditions.
- Facilitates mechanistic de-risking by modeling physiopathological communication pathways.
- Improves predictive confidence for downstream portfolio triage decisions.
Screening & Assay Development
- Prepares validated co-culture systems for quantitative proliferation and migration assays.
- Standardizes assay conditions across compartments, enhancing reproducibility and scalability.
- Enables parallel testing of reagents or conditions for robust compound evaluation.
- Supports platform reuse for diverse cell types and assay formats.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vitro models with disease-relevant intercellular communication for translational biomarker studies.
- Maintains continuity from early discovery through preclinical validation by enabling physiologically relevant co-culture conditions.
- Reduces risk of late-stage biological failure by providing more predictive in vitro data.
Pipeline & Workflow Integration
The 3D-printed insert system bridges early discovery, screening, and translational research by enabling multiplexed, physiologically relevant co-culture assays within standard plate formats.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of cell-cell communication and pathway modulation.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for proliferation and migration endpoints.
- Analytics: Facilitates independent collection and analysis of RNA, protein, and viability data from each compartment.
- Translational Research: Models disease-relevant interactions for biomarker alignment and preclinical continuity.
- Enterprise Reuse: Provides a durable, sterilizable platform adaptable to various cell types and experimental designs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cell communication studies.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability across R&D teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling robust early-stage data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of discovery programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in cell culture and co-culture assay design.
- Needs access to standard cell culture instrumentation and analytical tools for viability and molecular analysis.
- Demands rigorous sealing and sterilization protocols to prevent cross-contamination between compartments.
- Adaptable to a range of adherent cell types and compatible with both 2D and 3D culture formats.
- Practical limitations include careful handling to maintain compartment integrity and prevent medium leakage.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:57
Placement of the Sterilized Insert in the 6‐Well Plates
1:59
Seeding of the Cells
4:21
Implementation of the Co‐Culture, Cell Observation, Counting, and Scraping
5:12
Insert Cleaning for Recycling
5:41
Results: Paracrine Intercellular Communication Between Endothelial Cells and Keratinocytes
7:38
Conclusion
![تلفيق من الآبار المخصصة [اغروس] لبذر الخلية والأنسجة خاتم التجميع الذاتي باستخدام قوالب طباعة 3D](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F56618.jpg%3Fv%3D2026-07-04T01%253A27%253A46.000Z&w=384&q=75)
