$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
במהלך 50 השנים האחרונות, מחקרים רבים בביולוגיה של התא הראו כי תרביות דו-ממדיות (2D) אינן מצליחות לשכפל במדויק את תנאי ה-in vivo שנצפו במודלים של בעלי חיים1. מבחינה מבנית, תרביות תאים דו-ממדיות אינן מאפשרות לתאים להתארגן באופן תלת מימדי ולשכפל את המצב שנצפה במערכות in vivo . יתר על כן, מסלולי איתות תאיים משתנים בתרביות דו-ממדיות בהשוואה לתרביות תלת-ממדיות (תלת-ממדיות), מה שעשוי להסביר מדוע סוגים מסוימים של בדיקת תרופות באמצעות תרביות דו-ממדיות הם כה שונים2. התקדמות משמעותית בטכניקות תרבית תאים התגלתה עם כניסתן של מערכות תרבית תלת מימדיות. מערכות תלת מימד משתנות במידה ניכרת במורכבותן בהתאם להרכב התא ולארכיטקטורה הציטולוגית. בדרך כלל נוצרים שני סוגים של מבנים, כלומר: ספרואידים ואורגנואידים. ספרואידים מתוארים כאשכולות פשוטים של תאים המתקבלים מרקמות רגילות או גידוליות, גופים עובריים וקווי תאים. היווצרותם של מבנים תלת מימדיים מושפעת מגורמים שונים, כולל אינטראקציות תא-תא ומסלולי איתות המתווכים על ידי רכיבים של המטריצה החוץ-תאית (ECM), המספקים תמיכה מבנית ורמזים ביוכימיים. אלמנטים אלה מווסתים אינטראקציות התורמות לארגון ותפקוד הרקמות3. מערכת התרבית הספרואידית תוארה לראשונה בתחילת שנות ה-70, תוך שימוש בקווי תאי ריאה של אוגר סיני V79 כמודל לקרצינומות נודולריות, הגדלות בתנאים לא נצמדים ויוצרות כדורים מושלמים4. אורגנואידים מתוארים כאשכולות של סוגי תאים ספציפיים לאיברים שמקורם בתאי גזע או אב, המתארגנים בעצמם באמצעות תהליכים, כגון מיון תאים ומפרט שושלת, באופן מוגבל מרחבית, המשקף את ההתפתחות in vivo 5.
מספר שיטות וחומרים זמינים לתרבית תאים בתנאים תלת מימדיים. השיטות העיקריות המשמשות כיום ליצירת תרבויות תלת מימד הן: 1) טיפות תלויות; 2) תרבית תאים מסתובבת ופלסטיק בעל חיבור נמוך; 3) לוחות פירמידה המכילים בארות חרוטיות; 4) פיגומים מקרו-נקבוביים; 5) חרוזים מגנטיים; ו-6) הידרוג'לים ללא פיגומים.
טיפות תלויות היא השיטה המשמשת להשגת תרביות תלת מימד ללא פיגומים. שיטה זו מציגה מגבלות מסוימות, כולל הצורך בטיפול נרחב, יעילות ייצור נמוכה, גיאומטריה כדורית וחשיפה לכוחות גזירה גבוהים. יתרה מכך, הליכים ספציפיים, כגון החלפת מדיום או תוספת מורכבת, יכולים להיות מאתגרים ועלולים לגרום לאובדן חומר. יתר על כן, דיווחי ספרות מצביעים על כך שחלק מקווי התאים אינם מצליחים לייצר ספרואידים ארוזים היטב בעת שימוש בגישה זו6.
תרבית תאים מסתובבת ופלסטיק בעל חיבור נמוך משמשים למניעת היצמדות תאים למצע, מה שגורם להם להצטבר וליצור ספרואידים. תהליך זה דורש צלוחיות ספציפיות ו/או תסיסה/סיבוב. למרות שזו אחת הגישות הפשוטות ביותר לייצור ספרואידים או אורגנואידים בקנה מידה גדול, היא אינה חפה מחסרונות, כגון הצורך בציוד ספציפי, אורך חיים נמוך של תרבית, שונות בגודל בספרואידים, נזק מכני לתאים ויעילות נמוכה6.
לוחות פירמידה המכילים בארות חרוטיות הם לוחות זמינים מסחרית המשפיעים על העלויות, בנוסף לעובדה שמניפולציות מסוימות עלולות לעכב את היווצרותם של ספרואידים/אורגנואידים7.
פיגומים מקרו-נקבוביים משמשים גם לתרבית תלת מימדית; עם זאת, מכשול מרכזי טמון בהשגת זריעה יעילה של תאים ופיזור אחיד. בעיה זו מתעוררת מכיוון שגודל הנקבוביות עשוי להיות קטן מדי לחדירת תאים או גדול מכדי לשמור על התאים בצורה מאובטחת. כדי לטפל בבעיה זו, נבחנו מספר אסטרטגיות8, המשפיעות ישירות על המורכבות והעלות של טכניקה זו.
מתודולוגיית החרוזים המגנטיים מייצרת מספר קטן של ספרואידים/אורגנואידים, יש לה עלות גבוהה ועלולה להשאיר שאריות ננו-חלקיקים בתוך התאים9.
בין המערכות לגידול ספרואידים, ניתן להשיג הידרוג'ל אגרוז שאינו דביק, המייצג הידרוג'ל ללא פיגומים. גישה זו מציעה יתרונות בולטים, כגון שליטה מדויקת על גודל המבנים התלת מימדיים והיכולת לייצר מספר ניכר של מבנים אלה לכל לוח. בשיטה זו מוחדרים תאים להידרוג'ל עם בארות מוכנות מראש, בהן הם שוקעים ומתאספים בעצמם לספרואידים תלת מימדיים10.
במחקר זה אנו מציגים מכשיר ומתודולוגיה ליצירת מיקרו-בארות אגרוז באמצעות תבנית מיקרו-דפוס בצורה פשוטה, יעילה, ניתנת לשחזור ובעלות נמוכה.
השימוש בחותמת זו כתבנית ליצירת מיקרו-בארות באגרוז, בסיוע כוח הכבידה, נועד לשפר את האינטראקציה התאית בתוך המיקרובאר והארגון התאי, וליצור מבנים תלת מימדיים (ספרואידים/אורגנואידים) במבחנה בצורה פשוטה, יעילה, ניתנת לשחזור ובעלות נמוכה, ובכך לחסוך זמן מחקר ומשאבי מעבדה.