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人類病毒的三維細胞培養模型

與傳統的二維(2D)模型相比,三維(3D)模型可提供重複的結果,具有靈活性,可適應高通量實驗,並可提供獨特的洞察細菌學、病毒學、寄生蟲學和宿主病原體間相互作用的方法,本文綜述了人類三維細胞培養模型病毒學研究的最新進展。

傳染病是人類麵臨的主要挑戰,雖然多年來在疾病預防上取得重大進展,但致病微生物對人類健康仍是巨大威脅。新的病毒性疾病不斷出現,如H7N9流感病毒,埃博拉病毒,Zika病毒等。剖析病毒性疾病的機製並製備出相應的抗病毒疫苗是應對此類疾病的關鍵。

最新香蕉视频app下载目前對人類病毒性疾病的了解主要基於傳統二維細胞培養。二維單層培養對模擬體內微環境有明顯的局限性,該模型並不能準確再現自然感染過程。而三維模型可以更準確地模擬體內的生理環境,有助於理解病毒與宿主之間的相互作用及機製,促進抗病毒藥物的發展。

在三維細胞的培養中,基質/支架培養可作為模仿細胞外基質(ECM)的平台,充分發揮生物材料在組織工程中的作用。目前,最常見的3D支架是衍生聚合物材料,在植物、動物或人體組織中直接提取,具有良好的生物相容性。然而,天然ECM支架也會遭到器官的免疫反應。越來越多的合成聚合物已被廣泛應用於組織工程中,合成材料包括聚苯乙烯、聚己內酯等。在三維細胞培養中,合成聚合物比自然聚合物更具優勢,能夠更好地促進細胞粘附和增殖。

三維模型的優缺點:在三維細胞培養模型中,細胞可以在三維空間中生長和遷移,進一步促進細胞增殖分化,充分再現三維組織的功能,更準確地模擬細胞微環境,一些新興的三維模型還可以讓營養物質和代謝產物經由細胞。但三維模型並不能複製體內所有複雜的生理特征,他們往往缺乏正常脈管係統及小分子的轉運功能,並會產生宿主免疫反應。

人類的病毒研究適用於以下幾種三維培養模型:

1.利用三維多細胞球體(MCS)模型培養:它能夠快速發現轉化細胞中形態的變化,因此對癌症研究特別有用。其中多細胞腫瘤球體模型的表型特征接近人類腫瘤組織,對於人類腫瘤學的研究意義深遠。目前球體生產有以下幾種方法:微調法,懸滴法,液體疊加法,旋轉容器法。MCS模型也被作為人類病毒研究的基本單位。

2.使用RWV(懸浮培養容器)或RFB(生物反應器)進行三維細胞培養。細胞通過介質生成三維細胞聚集體,最後對聚集體收獲和分析。RWV作為一個優化的懸浮培養容器,可以體現三維細胞的極性,允許氧氣和營養物質擴散到細胞聚集體,防止組織以及核壞死。總之,RWV提供了一個有用的模型係統用以研究人類病毒,並有可能應用於抗病毒藥物及相關疫苗的開發和篩選中。

3.器官上皮筏式培養: 筏式培養能夠精確模擬體內形態以及表皮的生理特性,該係統的發明是HPV研究的重要裏程碑。

4.支架/基質培養:丙型肝炎病毒的研究已被應用於該矩陣模型。

三維係統中的人類病毒研究:

1. 人乳頭瘤病毒(HPV)。HPV類型分為低風險和高風險型,HPV不能在二維單層培養中傳播,利用器官上皮筏式培養通過分化產生分層,用於研究HPV的生命周期。研究表明,非結構基因HPV18能夠有效地與結構基因HPV16相互作用,將有利於HPV相關癌症治療方法的形成。

2. 人類免疫缺陷病毒(HIV)。一種新的三維細胞培養係統—牙齦上皮細胞的器官筏式模型已建立。有研究利用牙齦上皮細胞的器官筏式係統探討抗HIV藥物對牙齦上皮細胞生長和分化的影響,並初見成效。

3. 丙型肝炎病毒(HCV)。HCV的相關研究已在以下三維細胞培養係統中得出報告:三維RFB、三維RWV和基於支架/基質的三維培養。三維細胞培養可以更緊密地模擬體內肝細胞極化和分化的狀態,研究人員通過RWV培養形成的多層三維聚集體為分析丙型肝炎病毒感染與宿主細胞的關係提供了一種新方法。

4. 戊型肝炎病毒(HEV)。研究表明HEV可以有效地複製,但目前對於HEV的生命周期依然知之甚少。

5. 人類皰疹病毒(HSV)。器官上皮筏式培養可以準確模擬體內生理的環境,具體化合物如膦甲酸鈉和西多福韋,可以減少HSV在筏式培養中的複製與傳播。

6. 水痘-帶狀皰疹病毒(VZV)。器官上皮筏式模型已應用於VZV,新的三維培養方法也可能適用於該類病毒的預防和治療。

7. 腺病毒(ADV)。產生於在上皮細胞,傳播力強。三維球體模型已被用於研究腫瘤及腺病毒之間的相互作用,研究表明,腺病毒能有效提供轉基因培養的表達熒光蛋白的腺病毒載體。

8. 諾如病毒。利用三維培養模型進行人胃腸上皮細胞培養。結果表明,該模型支持諾如病毒的複製與生長。

三維細胞培養是一種新興的技術,三維動力學成像的發展可促進三維細胞培養的研究進展。三維培養為新香蕉视频app安卓提供了一個潛在的工具,來研究病毒的生長,感染及發病機製。3D共培養對於研究病毒之間的相互作用,預防、診斷和治療新型病毒性疾病具有巨大潛力。

 

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點擊次數:  更新時間:2019-09-10 11:43:01  【打印此頁】  【關閉

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