类器官和球状体都是研究组织对外部因素如药物、物理刺激或病原体反应的工具。例如，*近的一项研究使用来自支气管上皮细胞的球状体研究了环境参数，如空气污染如何影响我们的呼吸道^[1]。类器官，根据组织的类型，可以更接近于模仿体内组织的细胞环境。然而，获得类器官可能很困难，因为它们的表型和生存能力高度依赖于支持其生长的培养基和基质。

球状体和类器官也常用于研究肿瘤，特别是在个性化医疗中。可以从癌症患者身上提取细胞，然后将其培养成该特定癌症的3D细胞模型。因为癌症是一个遗传上独特的实体，它对特定的药物和治疗方法有单独的反应。3D细胞模型可用于测试癌症的敏感性，以帮助指导病人的治疗。球状体和类器官都可以用来研究微环境和模拟肿瘤的宏观特征。

什么情况应该使用类器官，什么情况应该使用球状体？

在一项的研究中，必须根据细胞类型、计划的实验、时间和预算限制来仔细选择模型。例如，球状体通常不仅形成速度快，而且更容易维护。类器官通常需要特定的辅助因子来诱导分化，并需要特定的培养基条件来baozheng培养的活力；因此，它们可能是不切实际和昂贵的。类器官的表型高度依赖于用于培养它们的培养基或基质。用于培养类器官的基质通常来自于动物组织。因此，在这些试剂的生产过程中，存在着明显的批次间差异，这将极大地影响这些模型的可重复性。

如何培养类器官和球状体呢？

当尝试创建3D细胞模型时，有各种不同的方法。*重要的区别是这种方法是基于支架还是不基于支架。细胞球体可以用任何一种方法生长。无支架方法通常简单快捷。例如，球状体可以以合适的速度离心产生^[2]。另一种培养球状体的方法是悬滴法。在液滴的底部，细胞开始在表面张力和重力的作用下相互粘附，形成一个球体。

利用磁力也可以形成球体。首先，细胞需要磁化，例如使用Greiner Bio-One Nanoshuttle-PL孵育过夜^[2]。通过这种方式处理的细胞可以种植到带有磁铁的平板上，导致它们在磁铁上方定向组装，并促进快速的细胞-细胞相互作用，从而加速球体的形成。

基于支架的方法试图通过提供细胞生长的基质来模拟自然环境和形状。因此，基于支架的方法主要用于培养类器官。一些市销的用于此目的的物质来源于动物的基底膜，含有多种蛋白质，对从细胞外基质到细胞的信号转导很重要，可以提供重要的刺激，特别是对体内通常停留在基底膜上的上皮细胞。然而，直接从动物中制备的基质需要大量组织才能大规模生产，这存在一定的伦理问题，也是批次间差异的来源，这会妨碍这些模型的可行性和可重复性。与其他商业化产品相比，使用磁性3D (M3D)细胞培养的3D模型已被证明能产生更复杂的细胞外基质^[3]。

参考文献

Baarsma HA, Van der Veen CHTJ, Lobee D, Mones N, Oosterhout E, Cattani-Cavalieri I, Schmidt M. Epithelial 3D-spheroids as a tool to study air pollutant-induced lung pathology. SLAS Discov. 2022 Apr;27(3):185-190. doi: 10.1016/j.slasd.2022.02.001. Epub 2022 Feb 25. PMID: 35227934.
Bosnakovski D, Mizuno M, Kim G, Ishiguro T, Okumura M, Iwanaga T, Kadosawa T, Fujinaga T. Chondrogenic differentiation of bovine bone marrow mesenchymal stem cells in pellet cultural system. Exp Hematol. 2004 May;32(5):502-9. doi: 10.1016/j.exphem.2004.02.009. PMID: 15145219.
Vu B, Souza GR, Dengjel J. Scaffold-free 3D cell culture of primary skin fibroblasts induces profound changes of the matrisome. Matrix Biol Plus. 2021 May 12;11:100066. doi: 10.1016/j.mbplus.2021.100066. PMID: 34435183; PMCID: PMC8377039.

原创作者：北京鼎国昌盛

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3D细胞培养中的类器官和球状体

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