科学家利用磁场在三维中培养细胞

人体内的细胞生活在惊人复杂的三维环境中，这对于它们的正常功能至关重要。例如，肺由不同种类的细胞层组成，这些细胞一起工作以在空气和血液之间交换氧气和二氧化碳。

这些细胞一起工作的方式，以及它们表达的彼此交流的化学物质，当它们生活在平坦的二维表面上时会发生变化。

鉴于细胞行为和表达的这些差异，有趣的是，测试新药物和化学品的标准是使用平底培养皿中培养的细胞的测试。

为了更准确地模拟药物或有毒化学物质对真实生物组织的影响，莱斯大学和德克萨斯大学休斯敦MD安德森癌症中心的科学家开发了一种新的实验室技术，利用磁悬浮技术在三个细胞中生长细胞。- 三维形状。与在平坦表面上生长的细胞培养物相比，这些3-D细胞培养物形成的组织更接近于体内的组织。该技术有可能大大降低开发新药的成本，并在测试制造化学品的安全性时减少动物的使用。该团队的成果于2010年3月在Nature Nanotechnology上发布。

“现在有一个很大的推动力，寻找在3-D中培养细胞的方法，因为身体是3-D，而且更接近天然组织的培养物有望为临床前药物测试提供更好的结果，”研究公司说。作者汤姆基利安，赖斯物理学副教授。“如果你能将早期药物筛查的准确度提高10%，估计每种药物可以节省多达1亿美元。”

新技术是专家从不同领域走到一起时可能产生的创新的一个例子。基利安使用磁场来捕获和操纵已经冷却到接近绝对零度的原子。他一直在与赖斯生物工程师罗伯特拉斐尔合作开发一个利用磁场探测细胞膜的方法。

Killian的朋友Glauco Souza当时正在与该中心的教授Wadih Arap和Renata Pasqualini一起学习，有一天他提到他正在开发一种可以用磁性纳米粒子装载细胞的凝胶。

“我们想知道我们是否能够利用磁场将经处理的细胞悬浮在培养皿的底部，使它们能够以3D形式生长，”Souza说，他于2009年离开MD Anderson共同创建了Nano3D Biosciences，随后从Rice和MD Anderson获得技术许可的初创公司。

“当我们尝试时，”Killian说，“我们对细胞生长的强大程度以及它们如何展示与真实组织相似的组织形状感到震惊。”

3-D技术简单，快速，无需特殊设备。与试图将细胞培养进入第三维的其他技术相比，这些都是很大的优势。

Souza表示，Nano3D Biosciences正在进行额外的测试，他希望他们能够证明磁悬浮与使用支架生长3-D细胞培养的长期技术一样好，甚至更好。

Nano3D Biosciences还获得了美国国家科学基金会的资助，利用其技术生长肺组织分层模型，可用于测试空气中化学物质的毒性。

Nature Nanotechnology论文的共同作者包括Robert Raphael，Daniel Stark，Jeyarama Ananta和Rice的Killian; Nano3D Biosciences的Glauco Souza和Carly Levin; 和Jennifer Molina，Michael Ozawa，Lawrence Bronk，Jami Mandelin，Maria-Magdalena Georgescu，James Bankson，Juri Gelovani，Wadih Arap和Renata Pasqualini，MD Anderson。

该研究由国家科学基金会，MD安德森的奥德赛学者计划，国防部乳腺癌研究计划，大卫和露西尔帕卡德基金会，吉尔森 - 隆根堡基金会，马库斯基金会，AngelWorks，国立卫生研究院和国家癌症研究所。