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Nature Nanotechnology 5, 291 - 296 (2010) Published online: 14 March 2010 | doi:10.1038/nnano.2010.23 Subject terms: Nanomaterials | Nanomedicine Three-dimensional tissue culture based on magnetic cell levitation Glauco R. Souza1,9, Jennifer R. Molina2, Robert M. Raphael3, Michael G. Ozawa1, Daniel J. Stark4, Carly S. Levin5, Lawrence F. Bronk1, Jeyarama S. Ananta6, Jami Mandelin1, Maria-Magdalena Georgescu2, James A. Bankson7, Juri G. Gelovani8, T. C. Killian4, Wadih Arap1 & Renata Pasqualini1 Abstract Cell culture is an essential tool in drug discovery, tissue engineering and stem cell research. Conventional tissue culture produces two-dimensional cell growth with gene expression, signalling and morphology that can be different from those foundin vivo, and this compromises its clinical relevance1, 2, 3, 4, 5. Here, we report a three-dimensional tissue culture based on magnetic levitation of cells in the presence of a hydrogel consisting of gold, magnetic iron oxide nanoparticles and filamentous bacteriophage. By spatially controlling the magnetic field, the geometry of the cell mass can be manipulated, and multicellular clustering of different cell types in co-culture can be achieved. Magnetically levitated human glioblastoma cells showed similar protein expression profiles to those observed in human tumour xenografts. Taken together, these results indicate that levitated three-dimensional culture with magnetized phage-based hydrogels more closely recapitulates in vivo protein expression and may be more feasible for long-term multicellular studies. 3D三維細胞磁懸浮培養儀用于三維組織培養，在藥物開發、組織工程和干細胞的研究 三維細胞培養的新進展[創新技巧] 【字體： 大 中 小 】 www.ebiotrade.com 時間：2010年04月01日 來源：生物通 摘要： 　　傳統的二維細胞培養并不是細胞生長的天然狀態，因而細胞的基因表達、信號轉導和形態學都可能與天然有異。最近，美國萊斯大學和德克薩斯大學M.D. Anderson癌癥中心的研究人員闡明了一種更為簡單的三維培養技術，文章發表在3月14日的《Nature Nanotechnology》上 傳統的二維細胞培養并不是細胞生長的天然狀態，因而細胞的基因表達、信號轉導和形態學都可能與天然有異。為了避免這些影響，研究人員一直在利用蛋白凝膠和生物反應器來開發三維的細胞培養基技術。最近，美國萊斯大學和德克薩斯大學M.D. Anderson癌癥中心的研究人員闡明了一種更為簡單的三維培養技術，文章發表在3月14日的《Nature Nanotechnology》上。 研究小組開發出一種生物裝配器（bioassembler）。這個系統使用磁力讓細胞懸浮，并促使細胞生長成三維的形狀。懸浮過程是基于一種生物無機的水凝膠（hydrogel），這種水凝膠由三部分組成：噬菌體、磁性氧化鐵和金納米顆粒。研究小組使用的噬菌體是M13來源的，展示了RGD-4C配體肽段，以靶定金納米顆粒和磁性氧化鐵。這種基于磁性環的技術與所有標準的培養技術兼容，因此可推廣到大部分實驗室。 為了構建培養系統，研究人員在包含細胞的水凝膠中加入了納米顆粒和噬菌體。由于噬菌體上表達了配體肽段，它就能靶定納米顆粒。當噬菌體感染細胞，也就將納米顆粒運輸到細胞內。研究人員隨后洗掉凝膠，在充滿基質的Petri dish中接種含有納米顆粒的細胞。一旦細胞裝有納米顆粒，它們就會對磁力有反應，研究人員在Petri dish的頂部安裝磁力環。 為了評估這種技術下的細胞生長，研究人員在8天的時間內肉眼觀察并定量監測了人膠質母細胞瘤細胞的形成率、大小和存活率。他們利用紅色熒光蛋白來監測細胞。 24小時后，多細胞聚集物開始懸浮在液體中。在接下來的72小時到192小時，橢球體的最大直徑達1mm。在檢測了膠質母細胞瘤體外產生的蛋白后，研究人員發現三維培養表達了適當的蛋白，而對應的二維培養沒有。他們認為，三維培養適合這些腫瘤的研究。而二維培養中蛋白的缺乏，表明它不是研究癌癥的有效方法。 萊斯大學生物工程系的副教授Robert Raphael認為：“這種方法的美就在于它利用天然的細胞間相互作用來驅動三維結構的形成。此方法相當簡單，任何對藥物開發、干細胞或再生醫學感興趣的實驗室都可以此作為三維細胞培養的起點。“ 這種三維組織培養有望應用在疾病研究上。M.D. Anderson癌癥中心的Wadih Arap教授表示：“對于癌癥研究，磁場所產生的‘隱性支架’已經不再是單純的細胞培養，而讓它們更像真正的腫瘤。我們下一步將應用這種磁性來探索腫瘤成像和治療上的應用