까다로운 3D 배양으로의 전환, 코닝이 도와드리겠습니다. 25년 이상의 시간 동안 코닝은 생체 내 환경과 유사한(in vivo-like) 3D 세포 모델에 보다 쉽게 접근할 수 있는 혁신적인 도구를 개발하는 데 앞장서 왔습니다.
거의 모든 in vivo 세포는 복잡한 3D 구조로 이루어진 세포외 기질(ECM)에 위치하며, 생화학적 신호를 통해 주변 세포와 상호작용합니다1. 이러한 구조와 조직을 모방할 수 없는 세포 배양 환경은 한계를 가질 수밖에 없습니다. 평평한 2D 환경에서 배양된 세포는 종종 세포 형태, 생존력, 분화, 증식과 같은 특성이 감소하는 경향이 있습니다.
2D 세포 배양의 한계는 연구에 장애물을 초래할 수 있으며, 세포 기반 약물 및 독성 스크리닝 분석의 예측력이 낮고, 비효율적인 종양 생물학 모델링, 전임상 약물 개발 연구에서 동물 모델의 동시 사용에 대한 의존도 증가 등 여러 문제를 야기할 수 있습니다.
최근 연구에 따르면, 생리학적 세포 간 상호작용 및 세포-ECM 간 상호작용을 확립하는 3D 세포 배양이 특히 줄기세포 배양, 암 연구, 약물 및 독성 스크리닝, 조직 공학 등의 어플리케이션에서 본래 조직의 특성을 모방할 수 있다는 강력한 증거가 제시되고 있습니다.
2D와 3D 배양의 세포를 비교할 때 주요 차이점 중 하나는 세포 형태의 차이입니다. 세포는 ECM에 대한 인테그린에 의한 세포 부착의 방향에 따라 형태를 조정하기 때문에, 2D 배양에서는 세포의 한쪽 면에 부착이 발생합니다. 반면에, 3D 배양에서는 세포 전체 표면에 부착이 발생합니다2. 그 결과, 3D 배양 모델에서는 세포의 확산과 부착이 더 오래 걸리며3-6, 경우에 따라 며칠에 걸쳐 진행되기도 하여 세포 증식, 세포자멸사, 분화에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 일부 세포 유형은 3D 환경에서 배양했을 때 생리학적 형태와 기능을 회복할 수도 있습니다7.
이러한 조정된 형태 변화는 세포의 기능성에도 영향을 미치며, 3D 환경에서 배양된 세포는 in vivo에서 관찰되는 특성을 더 잘 나타냅니다8,9. 그 결과, 3D 세포 배양 모델은 본질적으로 in vivo 환경을 모방할 수 있으며, in vivo와 유사한 행동과 기능을 나타내는 세포의 성장과 분화를 가능하게 합니다.
정확한 세포 행동 예측을 가능하게 하기 위해, 3D 세포 배양 모델은 다양한 연구 분야에서 in vivo 세포 행동의 측면을 정확하게 재현해야 합니다. 이를 위해, 3D 세포 배양 모델은 일반적으로 하이드로겔 기반의 매트릭스나 고형 스캐폴드를 사용합니다. 성공적인 3D 세포 배양을 위한 다양한 방법 중에서, 자연적으로 유래된 ECM 기반 하이드로겔이 가장 일반적으로 사용됩니다.
하이드로겔과 ECM은 3D 세포 배양을 위한 매우 효과적인 매트릭스입니다. 자연 조직과 매우 유사한 특성을 가지고 있으며 일반적으로 자연적 원천에서 유래된 이러한 젤은 생체 적합성과 생체 활성 특성을 통해 세포 기능을 촉진합니다10. 합성 하이드로겔과 고형 스캐폴드 또한 3D 세포 배양을 위한 효과적인 기술입니다.
3D 세포 배양을 위한 또 다른 방법은 세포 스페로이드를 사용하는 것입니다. 3D 스페로이드 배양은 다양한 세포 유형에서 생성될 수 있는 간단한 모델로, 부착 세포가 응집되는 경향으로 인해 스페로이드를 형성합니다. 스페로이드는 자연적으로 고형 조직의 다양한 측면을 모방하여 종양 연구에 효과적인 방법을 제공합니다. 또한, 다능성 줄기세포(PSCs)의 분화는 일반적으로 구형 구조의 형성을 포함하므로, 스페로이드는 특히 좋은 생리학적 3D 모델입니다.
3D 분석을 처음 개발하십니까? 아니면 기존 3D 모델을 스케일업하십니까? 코닝은 모든 단계를 위해 신뢰할 수 있는 세포 배양 솔루션과 광범위한 지원 네트워크를 제공합니다.
코닝은 최초의 세포 배양 플라스크를 개발한 이후로 변함없이 혁신에 전념해 왔습니다. 30년 전 개발된 Corning® Matrigel® Matrix는 현존하는 최고의 3D 매트릭스로 자리 잡았으며, 균일하고 재현 가능한 3D 다세포 스페로이드 형성을 가능하게 하는 Ultra-Low Attachment surface spheroid microplate와 같은 획기적인 기술까지, 코닝의 목표는 in vivo와 유사한 행동과 기능을 가진 세포를 배양할 수 있는 최적의 환경을 조성하는 혁신적인 3D 세포 배양 솔루션을 제공하는 것입니다. 이는 모든 연구 분야에 걸쳐 이루어집니다.
1. Lodish H, et al. Molecular Cell Biology. New York W.H. Freeman and Company (2002).
2. Baker BM and Chen CS. J. Cell Sci. 125(13):3015-3024 (2012).
3. Singhvi R, et al. Science 264:696-698 (1994).
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5. Thomas CH, et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99:1972-1977 (2002).
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9. Nelson CM and Bissell MJ. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 22:287-309 (2006).
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