三次元細胞培養におけるバイオミメティック足場の作製技術.A review

Fabrication techniques of biomimetic scaffolds in three-dimensional cell culture: A review.

• Anjana K Badekila
• Sudarshan Kini
• Amit K Jaiswal

抄録

過去40年の間に、世界中のいくつかの研究者が、2次元（2D）プラットフォームでの細胞培養実験を日常的かつ綿密に実践してきた。従来から存在する2次元モデルを用いた場合、正確な治療反応が得られないため、薬物の治療効果が不適切に検証されてきた。幸いなことに、3Dモデルは、生体内の環境を再現することで、上記のような限界を克服しています。そのためには、細胞の微小環境を組織化するための適切な足場の設計を考えなければなりません。そのためには、適切なモデルをプラッター上に設置することで、生体内環境を正確に模倣するための道が開かれます。それは、足場の中の動物細胞は、分子的に、表現型的に、組織学的にネイティブ環境に似ている3Dコロニーの自発的な形成を義務づけるからである。3D培養は、細胞と細胞のコミュニケーション、可塑性、細胞分裂、細胞骨格の再編成、シグナル伝達機構、分化、細胞死などの生化学的側面についての洞察を提供する。本論文では、これらの基準に焦点を当て、利用可能な資源に基づく高分子足場の多様化について詳細に論じている。また、足場作製の基礎となる最新の技術や、組織工学、ドラッグスクリーニング、腫瘍モデル開発などへの応用についても解説している。

In the last four decades, several researchers worldwide have routinely and meticulously exercised cell culture experiments in two-dimensional (2D) platforms. Using traditionally existing 2D models, the therapeutic efficacy of drugs has been inappropriately validated due to the failure in generating the precise therapeutic response. Fortunately, a 3D model addresses the foregoing limitations by recapitulating the in vivo environment. In this context, one has to contemplate the design of an appropriate scaffold for favoring the organization of cell microenvironment. Instituting pertinent model on the platter will pave way for a precise mimicking of in vivo conditions. It is because animal cells in scaffolds oblige spontaneous formation of 3D colonies that molecularly, phenotypically, and histologically resemble the native environment. The 3D culture provides insight into the biochemical aspects of cell-cell communication, plasticity, cell division, cytoskeletal reorganization, signaling mechanisms, differentiation, and cell death. Focusing on these criteria, this paper discusses in detail, the diversification of polymeric scaffolds based on their available resources. The paper also reviews the well-founded and latest techniques of scaffold fabrication, and their applications pertaining to tissue engineering, drug screening, and tumor model development.

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