Tumor Organoids

ABSTRACT

Three-dimensional cell culture formats have been gaining popularity due to their ability to more closely mimic human physiology compared to conventional, two-dimensional culture. These 3D cultures exhibit in vivo-like behaviors, such as cell-cell adhesion, extracellular matrix secretion, and resilience against bacterial, chemical, and radiation insults. Various techniques for 3D organoid culture have been developed to recreate aspects of the lung microenvironment. This chapter examines the history and current applications of 3D lung tumor organoid culture, including Matrigel, hanging drop, magnetic levitation, rotating wall vessels, and non- adherent culture techniques. Each technique provides unique benefts for physiologic behavior, organoid access, and convenience. However, further work is required to advance the development of these systems for future biological discovery and high-throughput drug screening.

INTRODUCTION

  Manipulation of cell culture was born out of a necessity to test model living systems in a controlled and replicable manner. Since their inception in 1907 , two-dimensional (2D) cultures enabled researchers to observe and manipulate cells outside of the mammalian body. 2D cultures have been critical in many  landmark biological discoveries. However, 2D cultures fail to recapitulate the complex microenvironments  ithin the body. While some cell behaviors are conserved, subtle differences can mask downstream cell  behavior. For example, discrepancies between focal adhesion complexes in 2D vs three-dimensional (3D) culture  can alter metastatic behavior that relies on focal adhesion kinase signaling . Discrepancies between conventional 2D cultures and whole organism behavior have led to the pursuit of more physiological in vitro cell cultures to strike a balance between whole organism complexity and in vitro accessibility. In recent years, these efforts have yielded a plethora of 3D culture techniques, which typically utilize in vitro or ex vivo multicellular tissue models. In many of these systems, cells self-organize into tissue-like structures with distinct cell layers and a hollow lumen. 3D tumor models made from these techniques exhibit greater resistance to chemical and radiation treatment, which more closely resembles behavior seen in vivo.

چکیده

فرمت های فرهنگی سلول های سه بعدی به دلیل توانایی آنها نسبت به فیزیولوژی انسانی نسبت به فرهنگ متداول و دو بعدی، محبوبیت زیادی به دست آورده اند. این فرهنگ های 3D رفتارهای مشابهی مانند چسبندگی سلولی، ترشح ماتریکس خارج سلولی و مقاومت در برابر باکتری ها، مواد شیمیایی و اشعه های تابش را نشان می دهد. تکنیک های مختلف برای فرهنگ 3D organoid برای بازسازی جنبه های محیط ریه رسیده است. این فصل به بررسی تاریخ و کاربردهای فعلی فرهنگ Organoid تومورهای 3D ریه می پردازد، از جمله Matrigel، رها حلق آویز، پراکندگی مغناطیسی، رگ های دیواره چرخان و تکنیک های فرهنگ غيرقطعی. هر تکنیک منافعی را برای رفتار فیزیولوژیکی، دسترسی ارگانوئید و راحتی فراهم می آورد. با این حال، برای پیشرفت توسعه این سیستم ها برای کشف بیولوژیکی آینده و آزمایش غربالگری مواد مخدر، کار بیشتر لازم است.

مقدمه

دستکاری فرهنگ سلولی از ضرورت برای آزمایش سیستم های زندگی مدل در یک روش کنترل شده و قابل تکرار متولد شد. از زمان آغاز آنها در سال 1907، فرهنگ دو بعدی (2D) محققان را قادر به مشاهده و دستکاری سلول های خارج از بدن پستانداران می کند. فرهنگ های 2D در بسیاری از اکتشافات زیست محیطی حیاتی بوده است. با این حال، فرهنگ های 2D قادر به جمع آوری میکرو محیط های پیچیده در بدن نیست. در حالی که برخی رفتارهای سلولی حفظ می شوند، تفاوت های ظریف می تواند رفتار سلول های پایین دست را مختل کند. به عنوان مثال، اختلاف بین مجتمع چسبندگی کانونی در فرهنگ دو بعدی و سه بعدی (3D) می تواند رفتار متاستاتیک را که بر سیگنالینگ کانال چسبندگی کیناز متکی است، متاثر کند. اختلاف بین فرهنگ های 2D معمولی و رفتار موجود در کل بدن منجر به دنبال کردن بیشتر سلول های فیزیولوژیکی در سلول های سلولی شده است تا تعادل بین پیچیدگی کامل ارگانیزم و دسترسی در محیط آزمایشگاهی ایجاد شود. در سال های اخیر، این تلاش ها موجب فراوانی تکنیک های فرهنگ 3D شده است که به طور معمول از مدل های بافت چند سلولی در شرایط آزمایشگاهی یا ex vivo استفاده می کنند. در بسیاری از این سیستم ها، سلول ها خود را به ساختارهای بافت مانند سلول های مجزا و لومن توخالی تبدیل می کنند. مدل های تومور 3D ساخته شده از این تکنیک ها مقاومت بیشتری نسبت به درمان های شیمیایی و پرتوی دارند که بیشتر شبیه رفتارهایی است که در in vivo دیده می شود.

Year: 2016

Publisher: SPRINGER

By :  Shay Soker , Aleksander Skardal

File Information: English Language/ 225 Page / size: 6.79 MB

Download tutorial

سال : 1395

ناشر : SPRINGER

کاری از : شای سوکر، الکساندر اسکاردال

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 225 صفحه / حجم : MB 6.79

لینک دانلود