試薬記事カテゴリー

Webページ番号:
[掲載日情報:2017/09/01 現在]

3D Biotek社 二次元培養と三次元培養に関する FAQ

3D Biotek社 二次元培養と三次元培養に関する FAQ

・関連製品:多孔性に優れた三次元細胞培養用 Scaffold 『 3D Insert-PCL/-PS

Q 二次元細胞培養とは?

A

通常,細胞を培養する際には細胞培養用プレートなどを使用します。この場合,細胞は培地の中で二次元的に単層を形成して増殖します。これを二次元細胞培養(2D cell culture)といいます。

トップに戻る

Q 三次元細胞培養とは?

A

上記の二次元細胞培養は,in vitro での因子,細胞,薬剤などとの相互作用の観察や研究に便利な方法ですが,in vivo での細胞増殖とは形態が異なります。実際の生体内においては,細胞は三次元的に増殖して組織や臓器を形成しています。従ってより生体内に近い培養環境を実現するために,三次元細胞培養(3D cell culture)が重要となってきます。

■参考
線維芽細胞の蛍光染色像

細胞外マトリックス様の構造が形成されたことがわかる。
A:細胞核を DAPI で青色に染色(40 倍)
B:F-アクチンを Alexa Fluor(R) 488 標識ファロイジンで緑色に染色(40 倍)

NIH-3T3 細胞株の蛍光染色像
F-アクチン(緑色),フィブロネクチン(赤色),核(DAPI, 青色)をそれぞれ蛍光染色した。

トップに戻る

Q 三次元細胞培養の利点は?

A
  1. 健常組織と病的組織の構造や機能の違いを理解するのに役立ちます。

    【例1】
    椎間板の線維輪細胞を三次元培養してみると,二次元培養とは異なる形態を観察できます。単層培養と比較してプロテオグリカンの合成量が増加し,細胞外マトリックスの決 定を伴う細胞コロニーが形成されます。また,二次元培養では見られない I 型および II 型コラーゲンの産生も確認されました。

    【例2】
    骨細胞や軟骨細胞は,二次元培養と三次元培養ではまったく異なる形態を示すことがよく知られています。最近の研究で,ヒト骨形成細胞(正常および細胞株)が,ハイドロゲルマトリックスを用いて三次元培養されました。これにより骨肉腫細胞が増殖し,骨形成細胞コロニーが3 週間程できたと示されています。

    ■参考
    骨芽細胞の染色像

    培養14 日目の骨芽細胞のコッサ染色を行った。二次元培養(A)と比べ三次元培養(B)では石灰化した小塊の量が増加していることがわかる。

    【例3】
    動物細胞の in vitro 三次元増殖は,上皮細胞の極性形成と分化を促進します。また,生体内の組織細胞と比べて,これらの細胞は速やかに移動,分裂し,非対称性の形態を獲 得します。

  2. 成長因子などの各種物質との相互作用を研究する際のモデルとなります。

    【例1】
    三次元培養された癌細胞では,腫瘍細胞増殖因子に対する受容体の発現の様式が二次元培養とは異なっています。乳癌細胞では,三次元培養が癌細胞の増殖や抗癌剤の評価などのモデルシステムとして活用されています。

    【例2】
    単層培養や分散培養と比較して,三次元培養細胞は,細胞毒性のある薬剤に対して抵抗性を示します。三次元培養は in vitro における抗癌剤による細胞毒性の評価に,有用な研究モデルになると考えられます。

    ■参考
    乳癌細胞株(MCF-7)に対するタモキシフェン(抗癌剤)の影響

    各濃度のタモキシフェンでMCF-7 細胞を処理し,MTT アッセイにより細胞生存率を算出した。
    乳癌細胞株(MCF-7)に対するタモキシフェン(抗癌剤)の影響
    MTT アッセイにより算出した。

  3. 幹細胞の培養にも有用です。

    【例】
    三次元培養されたヒトES 細胞は,細胞培養用プレートで二次元培養した場合に比べ,30 日後の細胞数の顕著な増加を示しました。

    ■参考
    間葉系幹細胞(MSC)の染色像

    脂肪細胞への分化誘導を行った後,MSC を Oil-Red-O で染色した。細胞内に脂肪滴が形成されていることが確認でき,二次元培養(A)と比べ三次元培養(B)ではその量が増加していることがわかる。

トップに戻る

トップに戻る