原代細(xì)胞體外功能研究：BD Matrigel™ 基質(zhì)膠在3D細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用

內(nèi)容簡介：
本文評述了三維（3D）細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)在模擬體內(nèi)微環(huán)境中的重要性，重點闡述了BD Matrigel™基底膜基質(zhì)提取物的生物學(xué)成分、成膠機(jī)理及其在類器官培養(yǎng)、血管生成研究、腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移模型構(gòu)建中的應(yīng)用。文章從基質(zhì)生物學(xué)角度，分析了其如何提供復(fù)雜的生化與物理信號，支持細(xì)胞極性、增殖、分化和形態(tài)發(fā)生。

關(guān)鍵詞： 三維細(xì)胞培養(yǎng)、基底膜基質(zhì)、類器官、腫瘤微環(huán)境、細(xì)胞外基質(zhì)

正文：

傳統(tǒng)的二維（2D）單層細(xì)胞培養(yǎng)雖簡便易行，但因其無法模擬細(xì)胞在體內(nèi)所處的復(fù)雜三維微環(huán)境（Extracellular Matrix, ECM），存在著顯著的局限性。三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)旨在填補(bǔ)這一鴻溝，為細(xì)胞提供更接近生理狀態(tài)的生長環(huán)境，從而獲得更具預(yù)測性的體外研究數(shù)據(jù)。在這一領(lǐng)域，BD Matrigel™基質(zhì)膠已成為基礎(chǔ)研究和藥物篩選中影響力的工具之一。

BD Matrigel™是從Engelbreth-Holm-Swarm (EHS)小鼠肉瘤中提取的可溶性基底膜制備物。其成分極為復(fù)雜，主要包含層粘連蛋白（Laminin）、IV型膠原（Collagen IV）、巢蛋白（Entactin/Nidogen）以及多種生長因子（如TGF-β, FGF, EGF）和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）。在低溫（4°C）下，Matrigel™呈液態(tài)；當(dāng)溫度升高至37°C時，其主要成分（尤其是層粘連蛋白）會自組裝形成具有生物活性的水凝膠，重現(xiàn)了體內(nèi)基底膜的結(jié)構(gòu)和功能。

這種天然的生物化學(xué)復(fù)雜性是合成水凝膠。它為細(xì)胞提供了生化信號（通過整合素等受體傳遞）、物理信號（如硬度、彈性）和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信號（3D空間架構(gòu)），共同調(diào)控著細(xì)胞的行為和命運。

在類器官（Organoid）培養(yǎng)中，BD Matrigel™發(fā)揮著奠基性作用。無論是腸道、肝臟、大腦還是乳腺類器官，其培養(yǎng) protocol 通常都需要將成體干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）衍生的祖細(xì)胞包裹在Matrigel™滴中。Matrigel™所提供的 niche 信號對于維持干細(xì)胞干性、引導(dǎo)其自組織并分化為具有體內(nèi)器官類似結(jié)構(gòu)和功能的微型組織至關(guān)重要。它不僅是簡單的物理支撐，更是主動參與細(xì)胞命運調(diào)控的生物學(xué)底物。

在腫瘤生物學(xué)研究中，BD Matrigel™被廣泛用于構(gòu)建腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移模型。將腫瘤細(xì)胞接種于Matrigel™上或其中，可以模擬腫瘤細(xì)胞穿越基底膜的過程——這是侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵第一步。通過這種3D模型，研究人員可以評估癌細(xì)胞的侵襲能力，并篩選潛在的抗轉(zhuǎn)移藥物。此外，將患者來源的腫瘤組織嵌入Matrigel™中進(jìn)行培養(yǎng)，有助于更好地保留腫瘤的異質(zhì)性和微環(huán)境，用于個性化藥物敏感性測試。

在血管生成研究中，Matrigel™提供了內(nèi)皮細(xì)胞形成管狀結(jié)構(gòu)所需的全部信號。人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）在鋪有Matrigel™的培養(yǎng)板上幾小時內(nèi)就能快速自組裝成連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該實驗是評估促血管生成或抗血管生成化合物的經(jīng)典方法。

值得注意的是，不同批次的Matrigel™在生長因子含量和膠強(qiáng)度上存在天然差異，BD通過提供高濃度、生長因子減少型（GFR）等多種規(guī)格產(chǎn)品，并輔以嚴(yán)格的質(zhì)量控制（如管形成實驗驗證）來滿足不同應(yīng)用的特定需求。

在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點。易匯生物的產(chǎn)品運營團(tuán)隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達(dá)，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進(jìn)度穩(wěn)定推進(jìn)。 對于類器官培養(yǎng)等長期實驗而言，Matrigel™的穩(wěn)定供應(yīng)至關(guān)重要，一次斷供可能導(dǎo)致數(shù)月的培養(yǎng)工作前功盡棄。可靠的供應(yīng)鏈確保了研究的連續(xù)性和可重復(fù)性。

綜上所述，BD Matrigel™作為一種功能強(qiáng)大的天然細(xì)胞外基質(zhì)模擬物，通過其生物學(xué)特性，極大地推動了3D細(xì)胞培養(yǎng)、組織工程和疾病建模領(lǐng)域的發(fā)展，使體外實驗更貼近體內(nèi)真實情況。