The Optimization of Methods for the Establishment of Heterogeneous Three-Dimensional Cellular Models of Breast Cancer

Abstract

АННОТАЦИЯОбоснование. Сфероиды представляют собой самоорганизованные кластеры-колонии клеток с тканеподобной архитектоникой. Процесс формирования сфероидов и последующие манипуляции с ними, позволяющие сохранять трёхмерную структуру таких клеточных моделей, методологически сложны для воспроизводства. Это связано с составом и объёмом питательной среды, продолжительностью культивирования и, что наиболее важно, клеточными взаимодействиями с субстратом для культивирования. В настоящее время для оптимизации условий культивирования клеток в 3D-модели применяют различные матриксы и каркасы: от простых гидрогелей до сложных природных и синтетических композитов.Цель исследования -сравнительный анализ формирования гомогенных (3D) и гетерогенных (3D-2) сфероидов из опухолевых и (или) стромальных клеток рака молочной железы с применением простых гидрогелей, таких как агароза, желатин и Matrigel™, а также при использовании культурального пластика с низкими адгезивными свойствами.Материалы и методы. В качестве моделей были выбраны линии опухолевых клеток рака молочной железы MCF7, MDA-MB-231 и SK-BR-3 и линии стромальных фибробластов BrC4f, BrC120f и BN120f. Сфероиды получали на подложке из простых гидрогелей или при культивировании на низкоадгезивном пластике. Процессы формирования и роста сфероидов, а также «раздавленные препараты» визуализировали с помощью флуоресцентного инвертированного микроскопа Nikon серии Eclipse Ti-S (Nikon, Япония).Результаты. Показано, что гидрогель на основе желатина не подходит в качестве субстрата для получения 3Dи 3D-2-структур рака молочной железы ни для одной из исследуемых в работе культур клеток. Один тип подложки не позволяет получить весь спектр опухолевых, стромальных и гетерогенных 3D-структур: для сфероидов из фибробластов больше подходит подложка из агарозы, а для опухолевых клеток -Matrigel™; применение низкоадгезивных планшетов Nunclon™ Sphera™ предпочтительно для культивирования 3D-2-сфероидов. Оптимизация методологии работ со сфероидами показала, что применение охлаждённого пластика и растворов является технологическим преимуществом при работе со сфероидами, растущими в отсутствие гидрогелей.Заключение. Предложенные подходы для формирования и гомогенных (3D), и гетерогенных (3D-2) сфероидов из опухолевых и (или) стромальных клеток рака молочной железы представляют собой обобщённое руководство по наиболее эффективному способу получения сфероидов различного клеточного состава.