2 Boyutlu ve 3 Boyutlu Hücre Kültürleri
in

ÇalışkanÇalışkan

2 Boyutlu ve 3 Boyutlu Hücre Kültürleri

2 Boyutlu ve 3 Boyutlu Hücre Kültürleri: Hücre Kültürü, 2 Boyutlu Hücre Kültürü ve 3 Boyutlu Hücre Kültürü

Hücre Kültürü

İn vitro hücre kültürü çalışmaları, bir kaynaktan elde edilen hücrelerin kontrollü uygun şartlar altında çoğaltılması veya farklılaşmasının sağlanmasıdır. Hücre kültürleri ilk olarak 1907 yılında, Ross Harrison’un yaptığı çalışmalarda kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmaların temeli, elimizde üreme yetisine sahip hücrelerin fizyolojik ortamı taklit eden in vitro ortam içerisinde bekletilerek büyümesini sağlamaktır. Eğer çalışacağımız hücreleri in vitro ortamda düzlemsel bir yüzey üzerinde çoğaltırsak buna 2 boyutlu hücre kültürü adı verilmektedir. Hücreler genellikle bu kapların üretildiği malzemeye yapışarak çoğalır ve böylelikle 2D bir tabaka şeklinde hücre topluluğu elde edilmektedir.

2 Boyutlu Hücre Kültürü

Hücre kültürleme süreci 1907’de Harrison tarafından sinir liflerinin kökenini araştırırken geliştirilmiştir. Özel olarak, kurbağa embriyolarından elde edilmiş ve önceden farklılaşmış nöral doku, steril bir kapak üzerine asılı bir lenf damlasına yerleştirilmiş, kapalı tutularak ve nemli bir odaya konulmuştur. Bu yöntem, doku büyümesi ve farklılaşmasının sürekli olarak gözlemlenmesini sağlamıştır.

2 Boyutlu kültürlerde, hücreler bir kültür şişesinde veya plastik bir yüzeye tutturulmuş düz bir petri kabında tek tabakalı olarak büyür. 2D kültürlerin avantajları, hücre kültürünün basit ve düşük maliyetli bakımı ve fonksiyonel testlerin performansı ile ilişkilidir. Ne yazık ki, yapışık kültürlerin de sayısız dezavantajları vardır. İlk olarak, 2D kültürlü hücreler dokuların veya tümörlerin doğal yapılarını taklit etmez. Bu kültür yönteminde, hücre içi ve hücre dışı çevre etkileşimleri tümör kütlesinde olduğu gibi temsil edilmez.

Bu etkileşimler hücre farklılaşması, proliferasyon, canlılık, genlerin ve proteinlerin ekspresyonu, uyaranlara yanıt verme, ilaç metabolizması ve diğer hücresel fonksiyonlardan sorumludur. Dış çevre ile etkileşimlerdeki rahatsızlıklar nedeniyle, yapışkan bir şekilde büyüyen hücreler polaritelerini kaybederler, bu durum da hücrelerin apoptoz gibi çeşitli fenomenlere tepkisini değiştirir. 2D kültürünün bir başka dezavantajı, tek tabakadaki hücrelerin oksijen, besin maddeleri, metabolitler ve sinyal molekülleri gibi ortamın bileşenlerine sınırsız erişime sahip olmasıdır.

Ek olarak, yapışık kültürler genellikle mono kültürlerdir ve sadece bir hücre tipinin çalışmasına izin verir, bu da kanser başlatan hücreler tarafından in vivo olarak gerekli olan tümör mikro ortamının veya nişlerin eksikliğine neden olur. 2D sistemlerin birçok dezavantajı nedeniyle, 3D kültür sistemleri gibi doğal bir tümör kütlesini taklit edebilen alternatif modeller bulmaya ihtiyaç vardır.2 Boyutlu ve 3 Boyutlu Hücre Kültürleri - 1. Fotoğraf

3 Boyutlu Hücre Kültürü

İlk üç boyutlu kültürlerden biri yumuşak agar çözeltisi içinde yapılmış ve 1970’lerde Hamburg ve Somon tarafından gerçekleştirilmiştir. O zamandan buyana, bir tümör kütlesinde ve 3D koşullar altında kültürlenen hücrelerdeki morfoloji ve davranışları arasındaki çarpıcı benzerlikler iyi tanımlanmış ve belgelenmiştir. 3D hücre kültürü biyolojik hücrelerin üç boyutta büyümelerine izin verildiği yapay oluşturulmuş bir ortamdır.

2 Boyutlu ortamlardan farklı olarak, bir 3 Boyutlu hücre kültürü in vitro ortamdaki hücrelerin in vivo ortamda nasıl büyüyeceğini görmemize imkan vermektedir. Bu 3D’li hücre kültürleri çoğunlukla biyoreaktörlerde, hücrelerin sferoid (küreye benzer) haline gelebileceği küçük kapsüllerde veya üç boyutlu hücre kolonilerinde yetiştirilir. Üç boyutlu hücre kültürleri araştırmalarda yıllardır kullanılmaktadır. Bir in vitro testin, biyomedikal olarak güvenilir bilgi üretme kabiliyeti, ilaç geliştirmede önemlidir.

2 Boyutlu ve 3 Boyutlu Hücre Kültürleri - 2. Fotoğraf

İlaç araştırma ve geliştirmede 3D in vitro sistemlerin kullanımı, tek tabakalı kültürler ve hayvan modeli çalışmaları arasındaki boşluğu kapatmak için potansiyel bir bağlantı olarak önerilmektedir. Hücre kültürü modellerinin yüksek içerikli taraması, terapötik hedeflerin değerlendirilmesinde, anormal yolların aydınlatılmasında ve yeni biyobelirteçlerin belirlenmesinde önemli bir rol oynamaya devam etmektedir.

3D hücre kültürü modelleri 2D tek tabakalı sistemlere göre birçok avantaj sunar.

  • Her hücre 10-30 mikron boyutlarında bir elipsoid oluşturur. Tek katmanlı sistemde her hücre birkaç mikron kalınlığında düz kalır. Bir 3D sisteminde, tüm hücre yüzeyi komşu hücrelere ve hücre dışı matrikse maruz bırakılır.
  • Çok hücreli organizmalar doğal olarak üç boyutludur. Bu durum, iki boyutlu hücre kültüründe çoğaltılamayan karmaşık hücreler arası etkileşimlere yol açar. Bunun yerine, üç boyutlu sferoidler, top şeklindeki hücre kümeleri, model sistemler olarak ortaya çıkar.
  • Sferoidler dokulardaki hücrelerin üç boyutlu organizasyonunun doğru bir in vitro temsilini sağlar ve gerçek bir doku ile karşılaştırıldığında, iyi tanımlanmış deney koşulları, kolay kullanım ve yüksek kaliteli görüntüleme için mükemmel uyumludur.

KAYNAK

  • Andersen, T, Emblem, P, Dornish, M, 2015. 3D Cell Culture in Alginate Hydrogels, 133-161.
  • Hattori, N., Yamada, S., Torii, K., Takeda, S., Nakamura, K., Tanaka, H. Sugimoto, H, 2015,  Effectiveness of plasma treatment on pancreatic cancer cells, 1655-1662.
  • Schneider, Eric & Schmid-Kotsas ve ark. 2001. Identification of mediators stimulating proliferation and matrix synthesis of rat pancreatic stellate cells.
  • Breslin, S, O’Driscoll L, 2016. The relevance of using 3D cell cultures, in addition to 2D monolayer cultures, when evaluating breast cancer drug sensitivity and resistance, 45745 – 45756.
  • https://medium.com/@mcyc/52-hafta-bilim-13-hafta-in-vitro-hucre-kulturu-2d-vs-3d-934827cbac61
  • The relevance of using 3D cell cultures, in addition to 2D monolayer cultures, when evaluating breast cancer drug sensitivity and resistance, Breslin, Susan & Driscoll, Lorraine, 2016.
  • Three-Dimensional Cell Culture Matrices: State of the Art, JUNGWOO LEE, M.S., MEGHAN J. CUDDIHY, M.S., and NICHOLAS A. KOTOV, Ph.D., 61-86, 2008.
  • Three-Dimensional Cell Culture Systems and Their Applications in Drug Discovery and Cell-Based Biosensors, Rasheena Edmondson, Jessica Jenkins Broglie, Audrey F. Adcock, and Liju Yang, 207-218, 2014.
  • Three‑dimensional cell culture: A powerful tool in tumor research and drug discovery (Review), DONGLAI LV, ZONGTAO HU,  LIN LU,  HUSHENG LU  and  XIULI XU, ONCOLOGY LETTERS  14:  6999-7010,  2017.
  • Three-dimensional cell culture: the missing link in drug discovery, Susan Breslin, Lorraine O’Driscoll, 240-249, 2013.
  • NanoCulture Plate, Innovative Scaffold-based 3-Dimensional Cell, Culture System for Oncology Drug Discovery, 2012.

Görsel Kaynak

  1. Kapałczyńska, M, Kolenda, T, Przybyła, W, Zajączkowska, M, Teresiak, A, Filas, V, Ibbs, M, Bliźniak, R, Łuczewski, L, Lamperska, K, 2016. 2D and 3D cell cultures – a comparison of different types of cancer cell cultures, 910-919.
  2. https://medium.com/@mcyc/52-hafta-bilim-13-hafta-in-vitro-hucre-kulturu-2d-vs-3d-934827cbac61
  3. https://www.labvolution.de/product/der-zellkultureinsatz-brand-insert-2in1/174029/V638748

Editör: Züleyha DEMİRCİ

Ne düşünüyorsunuz?

4 Points
+ Oy - Oy
Gen Kullanıcı

Büşra Alan

1999 yılı İzmit doğumlu. İlköğretim ve liseyi bu şehirde tamamladı. Şuan ise Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi Moleküler Biyoloji Ve Genetik bölümü 3. sınıf öğrencisi olarak eğitimine devam etmekte. İlgi alanları; Histoloji ve Embriyoloji

Doğrulanmış KullanıcıÜyelik Yılı

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

AEC Sendromu

AEC Sendromu

Dişi Dağ Gorillerinin Üremedeki Başarısını Sosyal Statü Belirler