ホーム製品細胞培養・細胞解析 3D細胞培養ハイドロゲル

ハイドロゲル

生理学的状態の細胞は、通常、細胞外因子と三次元（3D）で相互作用しています。細胞外マトリックス（ECM）は、細胞外に存在するペプチド、多糖類、タンパク質、酵素およびシグナル伝達分子で構成された生物学的ポリマーの複合体です。細胞とそれを取り囲むECMとの相互作用により、細胞の極性化、形状、運動性、分化などの多くの表現型に影響を及ぼす合図が送られます。従来の細胞培養は、通常、ポリスチレンまたはガラス製の二次元（2D）基質の上で培養され、増殖した細胞の多くは、in vivoで観察される同じ種類の細胞の多くの表現型を十分には再現できません。in vitroで培養された細胞を、元の生理学的組織に非常に近い状態にするためのアプローチの1つに、ECMを生理学的に模倣した3Ｄハイドロゲルの中に細胞を封じ込めて培養する方法があります。この戦略は、通常、3D細胞培養と呼ばれる、幅広い三次元の細胞培養アプローチのなかの1つです。

図1.ハイドロゲルが、生物学的関連性の高い3D細胞培養を可能にします。

3Dハイドロゲルを用いるアプリケーション

3Dハイドロゲル内で増殖した細胞は、数多くのアプリケーションで有用であることが証明されています。従来の不死化細胞株をハイドロゲルに封入された状態で培養し、スフェロイドと呼ばれる多細胞性の複合体を形成することができます。スフェロイドは、2D環境で培養した同じ細胞では見ることのできない大量の情報を提供することが証明されています。3Dハイドロゲル内で増殖した幹細胞は、本来の組織に非常に似た、複数の細胞種に分化することが可能です。幹細胞は3Dオルガノイドを形成して、ミニ臓器に分化するようプログラムすることができます。このミニ臓器は、予測性が高く、再現可能かつ拡張可能な、複雑な生理学的in vitroモデルとして用いられています。ハイドロゲルを用いた細胞培養のほかのアプリケーションでは、形態学的特性の獲得や細胞運動性を含む細胞の物理的刺激感受性の挙動に対する、ハイドロゲルの生理学的特性の解明に着目しています。

天然由来3Dハイドロゲル

生理学的な細胞外マトリックスをin vitroで模倣する、最も伝統的な方法は、生物から抽出した天然のECMを用いることです。伝統的に、Engelbreth-Holm-Swarm（EHS）マウス肉腫の基底膜から抽出したECMが、3D細胞培養アプリケーションに用いられてきました。都合のよいことに、EHS ECM抽出物は4℃では液体で、室温でゼラチン化するので、簡単に細胞を封じ込めることが可能です。これは、ECM Gelハイドロゲルとして市販されています。いくつかのアプリケーションでは、ヒト細胞由来のECM抽出物が重要となります。MaxGel™ ECMは、in vitro由来のヒトの基底膜抽出物（BME）です。

合成3Dハイドロゲル

一部のアプリケーションでは、再構成された合成ハイドロゲルが最適な選択肢かもしれません。化学組成の明らかなハイドロゲル製品は再現性が高く、成長因子などの培地成分の存在や濃度がわかっています。さらに、特定のアプリケーションでは、ハイドロゲルの主要な物理的パラメータが重要かもしれません。具体的な例を以下に示します。

弾性係数
孔径
ハイドロゲルの膨潤
架橋形成
解離条件

私たちは、HyStem^™ハイドロゲルスキャフォールド、TrueGel3D®ハイドロゲルキットおよびCell-In-a-Box^™技術を含む、合成ハイドロゲル開発に用いられる試薬、キットおよびプロトコルを複数取り揃えています。

図2.合成細胞外マトリックス（ECM）

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クロスリンカー

バイオコンジュゲーションのあらゆるニーズに対し、タンパク質-タンパク質、タンパク質-ペプチド、ペプチド／タンパク質-低分子間の相互作用に構造的安定性と信頼性を与える各種リンカーおよびクロスリンカーを取り揃えています。

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多様なバイオメディカル用途に適した高度な特性を持つ、天然および合成バイオメディカルポリマーを幅広く取り揃えています。

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DMEM、RPMI-1640、および無血清オプションなど、さまざまな細胞のニーズに合わせた幅広い、最適化された細胞培地処方から選択してください。

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ヒトなどの哺乳類細胞株は、疾患および生体系のモデリングに不可欠であり、タンパク質、抗体、ウイルス、ワクチンの製造に重要なツールです。私たちは、汚染物質フリーの試験済みの細胞株を提供しており、その多くはECACCとの提携により入手できたものです。

3D細胞培養用スキャフォールド（足場）

細胞を、ECMを模倣するよう設計されたスキャフォールド（足場）の上で増殖させると、生理学的プロセスを強力に予測するモデルを得ることができます。私たちの先進的な3D細胞培養用スキャフォールドには、さまざまなナノファイバー、コラーゲン、ポリスチレンおよびポリカプロラクトンが含まれています。

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