Spheroids – “ลูกบอล” สามมิติของเซลล์ที่เพาะเลี้ยง – ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางการแพทย์และถูกใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ อย่างไรก็ตาม วิธีการในปัจจุบันสำหรับการสร้างสเฟียรอยด์เหล่านี้ใช้เวลานาน ต้องใช้รีเอเจนต์จำนวนมาก และมีค่าใช้จ่ายในการทำงานสูง ทีมวิจัยในออสเตรียได้พัฒนาเทคนิคที่หลากหลายและคุ้มค่า
สำหรับการผลิตทรงกลมที่มีปริมาณงานสูง
โดยใช้จานเพาะเลี้ยงเซลล์แบบแบ่งช่อง การเขียนในBiofabricationทีมงานอธิบายว่าระบบใหม่ช่วยลดต้นทุนและเวลาในการผลิตได้อย่างมาก และสามารถสร้างทรงกลมที่มีศักยภาพสำหรับใช้ในการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ได้อย่างไร นักวิจัยใช้การแกะสลักด้วยเลเซอร์เพื่อสร้างกริดบนจานเพาะเลี้ยงเซลล์ขนาด 60 มม. มาตรฐานอย่างรวดเร็วและง่ายดาย แต่ละจานสามารถผลิตได้ประมาณ 200 spheroids โดยแต่ละ spheroid จะเติบโตในแต่ละช่อง
“ในการทำงานก่อนหน้านี้ เราสังเกตว่าข้อจำกัดของพื้นผิวการเจริญเติบโตสามารถทำให้เกิดการรวมตัวของเซลล์โฟกัสได้ เมื่อตระหนักถึงศักยภาพในการสร้างวัฒนธรรม 3 มิติ เราได้พัฒนาระบบโดยอิงจากจานเพาะเลี้ยงแบบแบ่งส่วน” ซิลเวีย เนิ ร์นเบอร์เกอร์ จาก Medical University of Vienna อธิบาย “บนพื้นผิวเหล่านี้ เซลล์สโตรมอลมีเซนไคมอลและคอนโดรไซต์ไม่เพียงแต่รวมตัวกันเท่านั้น แต่ยังก่อตัวเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์ซึ่งแยกออกจากพื้นผิวได้ในที่สุด วิธีการสร้างทรงกลมนี้เป็นของใหม่ทั้งหมด”
Sylvia Nürnberger และ Marian Fürsatz วิธีการผลิตแบบใหม่
ต้องใช้เวลาในการจัดการน้อยกว่าวิธีการเพาะเลี้ยงเม็ดแบบมาตรฐาน ซึ่งสเฟียรอยด์ถูกปลูกในเพลต 96 หลุม และใช้สื่อน้อยกว่า 10 เท่า ซึ่งช่วยลดต้นทุนรีเอเจนต์ได้อย่างมาก “ระบบของเรายังช่วยให้อ่านข้อมูลได้เร็วยิ่งขึ้น เนื่องจากระยะการก่อตัวของทรงกลมโดยตัวมันเองให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของเซลล์” Marian Fürsatz ผู้เขียนคนแรก กล่าว
จลนพลศาสตร์การเจริญเติบโตของทรงกลม Nürnbergerและเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาการสร้างรูปทรงกลมโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากไขมันมนุษย์ (ASC/TERT1) และเซลล์ข้อต่อของมนุษย์ (hAC) ที่มีศักยภาพในการซ่อมแซมกระดูกอ่อน
เมื่อเพาะในแผ่นกริด เซลล์ทั้งสองประเภทจะยึดติดกับพื้นผิวของช่องเท่านั้น (ไม่ใช่ที่แผลด้วยเลเซอร์) ซึ่งในขั้นต้นจะสร้างเซลล์โมโนเลเยอร์ 2 มิติ การก่อตัวเป็นทรงกลมเริ่มต้นด้วยการหดตัวของชั้นเดียวที่ขอบช่อง ตามด้วยม้วนขึ้นของชั้นเซลล์ โดยทั่วไปจะเหลือจุดสองสามจุดที่ยึดกับพื้นผิวจาน การแปลงร่างเป็นทรงกลมเกี่ยวข้องกับการสูญเสียจุดยึด การหดตัว และการควบแน่นจนเต็มเป็นทรงกลมอย่างรวดเร็ว
เซลล์ต้นกำเนิดก่อตัวเป็นทรงกลมที่ลอยได้อิสระหลังจากผ่านไปประมาณสามสัปดาห์ เซลล์คอนโดรไซต์หลังจากสองเดือนขึ้นไป โดยการเปลี่ยนขนาดกริด นักวิจัยสามารถควบคุมขนาดทรงกลมสุดท้ายได้ การเจริญเติบโตบนตะแกรงขนาด 1 และ 3 มม. ทำให้เกิดทรงกลม ASC/TERT1 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 134 และ 340 µm ตามลำดับ
นักวิจัยได้ทดสอบว่าการเพิ่ม ASC/TERT1 ในการเพาะเลี้ยง hAC สามารถเพิ่มความเร็วของการสร้างเซลล์ต้นกำเนิดได้เร็วกว่าเซลล์ chondrocytes หรือไม่ น่าแปลกที่พวกเขาพบว่าวัฒนธรรมร่วมก่อตัวเป็นทรงกลมได้เร็วกว่าเซลล์ ASC/TERT1 เพียงอย่างเดียว
การประเมินอัตราส่วน ASC/TERT1:hAC ที่แตกต่างกัน
(80:20, 50:50 และ 20:80) พบว่าวัฒนธรรมร่วมที่มีอัตราส่วน 50:50 และ 20:80 ก่อตัวเป็นทรงกลมในเวลาประมาณเจ็ดและหกวันตามลำดับ เร็วกว่าบริสุทธิ์อย่างมีนัยสำคัญ วัฒนธรรม ASC/TERT1 ซึ่งใช้เวลาประมาณ 21 วัน วัฒนธรรมร่วมสร้างทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่าเล็กน้อย เนื่องจากการก่อตัวเร็วขึ้นด้วยอัตราส่วน hAC ที่สูงขึ้นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของขนาดที่มากขึ้นและทรงกลมที่เล็กกว่า
ต่อไป นักวิจัยได้เปรียบเทียบความสามารถในการสร้างความแตกต่างของทรงกลมที่เกิดจากแผ่นกริดและผ่านการเพาะเลี้ยงเม็ดมาตรฐาน การแสดงออกของยีนสัมพัทธ์และดัชนีการสร้างความแตกต่างสามารถเปรียบเทียบกันได้ระหว่าง grid-plate และ pellet culture spheroids ทั้งสองวิธีการผลิตสร้างทรงกลมที่มีความกลมและความกลมคล้ายกัน
การเปรียบเทียบโครงสร้างภายในของทรงกลมแบบตะแกรงและแบบเม็ดมาตรฐานเผยให้เห็นความแตกต่างที่ชัดเจนในโครงสร้างภายในของพวกมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สไปรอยด์ ASC/TERT1 แบบกริดเพลตแสดงเส้นภายในของเมทริกซ์หนาแน่น เส้นเมทริกซ์ขนาดกะทัดรัดเหล่านี้อาจมีสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นและเหมือนกระดูกอ่อนมากขึ้นสำหรับเซลล์และความแข็งที่สูงขึ้น ซึ่งอาจเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานในร่างกาย
ศักยภาพในการสร้างเนื้อเยื่อใหม่
ต่อไป นักวิจัยได้ประเมินความเหมาะสมของทรงกลมแบบแผ่นกริดสำหรับการซ่อมแซมกระดูกอ่อน โดยการฝัง ASC/TERT1 และ 50:50 hAC:ASC/TERT1 spheroids ลงในไฟบรินไฮโดรเจล การเพาะเลี้ยงร่วมแสดงให้เห็นการเจริญเติบโตของเซลล์ที่รุนแรงในทุกทิศทาง โดยจะมีรัศมีประมาณ 0.5 มม. หลังจาก 14 วัน สเฟียรอยด์ ASC/TERT1 เติบโตเร็วกว่าเมื่อเทียบกับสไปรอยด์อื่น แต่เจริญช้ากว่าในทิศทางอื่น การย้อมสีเปิดเผยว่าวัฒนธรรมร่วมทำให้เกิดการสะสมของเมทริกซ์รอบ ๆ ทรงกลมมากขึ้น
ตะแกรงแผ่นกลม
ภาพที่มีความสว่างและภาพเรืองแสงของ ASC/TERT1 และ ASC/TERT1:hAC spheroids ที่สร้างขึ้นบนกริดเพลตและฝังลงในไฟบริน (แถบมาตราส่วน 500 µm) ทั้งสองประเภทมีผลพลอยได้ของเซลล์ แต่สิ่งนี้มีความชัดเจนมากขึ้นในวัฒนธรรมร่วม (เอื้อเฟื้อ: Biofabrication 10.1088/1758-5090/abe186)
ผลพลอยได้และการสะสมของเมทริกซ์ที่แข็งแกร่งนี้แสดงให้เห็นว่าสเฟียรอยด์มีแนวโน้มที่จะเติบโตเช่นกันหากส่งในร่างกายและดังนั้นจึงสามารถใช้สำหรับการซ่อมแซมกระดูกอ่อน “นี่เป็นหนึ่งในแอปพลิเคชั่นที่ตั้งใจไว้” NürnbergerบอกPhysics World “Spheroids สามารถฝังลงในจุดบกพร่องได้โดยตรงหรือใช้เป็นส่วนประกอบสำหรับการพิมพ์ทางชีวภาพก่อนการฝัง”
Credit : middletonspreserves.com monclerjacketsonlineshop.com nfopptv.com norgicpropecia.com
