在生物反应器中培养肠癌类器官与传统的二维(2D)培养相比,在细胞生长环境、细胞特性、应用方向及培养成本等方面存在显著差异,且三维培养(如生物反应器中的类器官培养)通常更接近体内生理状态,具有更高的应用价值。以下是具体分析:
细胞生长环境
生物反应器中的肠癌类器官培养:采用三维培养方式,将肠癌细胞与三维结构的支架材料(如基质胶)共同培养,构成三维的细胞&载体复合物。这种培养方式能更好地模拟细胞在体内的生长环境,包括细胞间的相互作用、微环境以及空间结构变化等。
传统2D培养:将肠癌细胞浸入到培养液中,在普通的玻璃或塑料材质的培养瓶表面沿着二维平面延伸生长。这种培养方式虽然简单易操作,但无法长期保持细胞原有的特性,且不能准确描述和模拟在体内丰富的环境和复杂过程。
细胞特性
生物反应器中的肠癌类器官培养:三维培养的肠癌类器官呈现高核质比,分化能力显著增强,趋化因子表达增加。此外,三维培养的细胞对药物及理化刺激的反应会更接近于体内生理状态下的细胞。
传统2D培养:在长期培养过程中,细胞的干性可能会下降,且细胞的增殖速度、形态以及功能可能与体内细胞存在较大差异。
应用方向
生物反应器中的肠癌类器官培养:由于能更好地模拟体内环境,因此更适用于研究肠道肿瘤的遗传和表观遗传变化、药物筛选和疗效评估等。此外,肠癌类器官培养技术还可以为个体化治疗提供新的研究思路,通过对来自不同患者的肠癌类器官进行测试,预测哪些药物可能对特定患者有效。
传统2D培养:虽然也可用于药物筛选和细胞生物学研究,但由于其无法准确模拟体内环境,因此其研究结果可能对体内应用预测具有误导性。
培养成本与规模化生产
生物反应器中的肠癌类器官培养:虽然三维培养的初期投入和操作复杂度可能高于2D培养,但其结合配套的生物反应器后,可以更容易地控制和监测生长细胞的微环境参数(如温度、通气策略、pH和DO变化等),同时借助在线活细胞监测计数减少取样繁琐和染菌风险,提高细胞产能和保证细胞质量。此外,三维培养模式多采用微球载体作为支架,结构的组装通过使用支架来实现,支架价格低廉且操作简单,有助于实现规模化生产。
传统2D培养:虽然培养简单、易操作且成本较低,但在进行大批量细胞培养时,其在空间、人工、试剂耗材与时间上的成本可能远高于三维培养。