原代細胞體外功能研究：BD Matrigel™ 基質膠在3D細胞培養(yǎng)中的應用

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

關鍵詞： 三維細胞培養(yǎng)、基底膜基質、類器官、腫瘤微環(huán)境、細胞外基質

正文：

傳統(tǒng)的二維（2D）單層細胞培養(yǎng)雖簡便易行，但因其無法模擬細胞在體內所處的復雜三維微環(huán)境（Extracellular Matrix, ECM），存在著顯著的局限性。三維細胞培養(yǎng)技術旨在填補這一鴻溝，為細胞提供更接近生理狀態(tài)的生長環(huán)境，從而獲得更具預測性的體外研究數(shù)據(jù)。在這一領域，BD Matrigel™基質膠已成為基礎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）和基質金屬蛋白酶（MMPs）。在低溫（4°C）下，Matrigel™呈液態(tài)；當溫度升高至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)了體內基底膜的結構和功能。

這種天然的生物化學復雜性是合成水凝膠。它為細胞提供了生化信號（通過整合素等受體傳遞）、物理信號（如硬度、彈性）和拓撲結構信號（3D空間架構），共同調控著細胞的行為和命運。

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胞或誘導多能干細胞（iPSC）衍生的祖細胞包裹在Matrigel™滴中。Matrigel™所提供的 niche 信號對于維持干細胞干性、引導其自組織并分化為具有體內器官類似結構和功能的微型組織至關重要。它不僅是簡單的物理支撐，更是主動參與細胞命運調控的生物學底物。

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

在血管生成研究中，Matrigel™提供了內皮細胞形成管狀結構所需的全部信號。人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）在鋪有Matrigel™的培養(yǎng)板上幾小時內就能快速自組裝成連接的網(wǎng)絡結構，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，并輔以嚴格的質量控制（如管形成實驗驗證）來滿足不同應用的特定需求。

在科研單位領域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應與定制化期貨服務，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)品運營團隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當日下單、次日送達，期貨定制服務則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進度穩(wěn)定推進。 對于類器官培養(yǎng)等長期實驗而言，Matrigel™的穩(wěn)定供應至關重要，一次斷供可能導致數(shù)月的培養(yǎng)工作前功盡棄?？煽康墓湸_保了研究的連續(xù)性和可重復性。

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