一(one)個(indivual)國(country)際科研團隊最近在(exist)英國(country)《自然》雜志上(superior)發表論文說，他(he)們(them)繪制出(out)迄今最詳盡、全面的(of)人(people)類心髒細胞圖譜，涵蓋心髒的(of)8個(indivual)部位、75種細胞狀态。

　　人(people)類一(one)直不(No)斷地(land)深入對細胞的(of)了(Got it)解，同時(hour)緻力于(At)在(exist)體外培養細胞。但人(people)體内有幾十萬億的(of)細胞，爲(for)什麽還要(want)在(exist)體外培養呢？

　　專家解釋說，當人(people)體内器官或組織發生(born)病變時(hour)，可在(exist)體外培養相關細胞，并輸入人(people)體内對病變部位進行“修補”；新藥問世之前必須先在(exist)實驗室裏證明其可靠性，需要(want)用(use)培養的(of)細胞對藥物進行檢測。

　　作(do)爲(for)一(one)項在(exist)生(born)命科學領域中長期使用(use)的(of)技術，細胞培養能讓研究人(people)員在(exist)體外研究細胞的(of)生(born)理和(and)病理。然而，随着對細胞微環境的(of)逐漸了(Got it)解，研究人(people)員希望能在(exist)實驗室裏爲(for)細胞提供與體内環境更近似的(of)培養環境，從而獲得更真實、準确的(of)實驗結果。于(At)是(yes)，3D細胞培養技術蓬勃發展起來(Come)。

　　三維空間能更好模拟細胞生(born)長的(of)微環境

　　細胞培養技術即模拟體内微環境，在(exist)無菌條件下，爲(for)細胞提供适當的(of)溫度、酸堿度以(by)及細胞生(born)長繁殖所需的(of)營養，使其能在(exist)體外維持生(born)長繁殖并保持其結構、功能的(of)技術。細胞培養技術的(of)應用(use)十分廣泛，可以(by)應用(use)在(exist)基礎醫學研究、抗體制備、新藥篩選、基因工程等。

　　細胞增殖、分化和(and)代謝等生(born)理活動都會受到(arrive)微環境的(of)嚴重影響。清華大(big)學醫學院教授杜亞楠說，傳統的(of)細胞培養方式面臨諸多困難，比如需要(want)依賴人(people)工一(one)步一(one)步将細胞“種植”在(exist)培養皿上(superior)，而一(one)個(indivual)傳統的(of)二維平面培養皿所能培養的(of)細胞數量從百萬到(arrive)千萬個(indivual)不(No)等，但這(this)最多隻能滿足一(one)位患者治療所需。杜亞楠認爲(for)，傳統的(of)細胞培養方式培養效率有限，這(this)将導緻細胞治療的(of)效率難以(by)提升，無法真正惠及大(big)衆。

　　傳統細胞培養方式所用(use)的(of)材料和(and)工具使得細胞在(exist)培養過程中的(of)質量、功能難以(by)保持穩定。杜亞楠說，細胞培養皿一(one)般是(yes)由硬塑料制成，跟細胞原本的(of)生(born)長環境相差甚遠。細胞和(and)人(people)一(one)樣，隻有給它們(them)提供接近原生(born)的(of)培養環境，它們(them)才能夠實現快速、高質量的(of)繁殖。“大(big)部分細胞的(of)生(born)長環境是(yes)很柔軟的(of)，将其直接放在(exist)硬質的(of)培養皿裏培養，存活數量、功能都有可能出(out)現問題。”杜亞楠說。

　　浙江大(big)學教授賀永也表示，傳統的(of)細胞培養并不(No)能完全呈現機體組織内的(of)微環境，所培養細胞的(of)生(born)理狀态和(and)活性與體内細胞并不(No)完全一(one)緻，其結果往往與動物實驗和(and)臨床實驗結果有出(out)入。

　　3D細胞培養是(yes)指細胞可以(by)在(exist)人(people)工創造的(of)三維空間結構中遷移、生(born)長，而三維空間能更好地(land)模拟生(born)物體内細胞存活的(of)自然微環境，可以(by)保持細胞間相互作(do)用(use)以(by)及更逼真的(of)生(born)化、生(born)理反應。

　　多種3D細胞培養技術不(No)斷湧現

　　目前，3D細胞培養技術主要(want)分爲(for)無支架和(and)基于(At)支架的(of)3D細胞培養技術兩大(big)類。

　　無支架的(of)3D細胞培養技術是(yes)根據細胞易于(At)聚集的(of)自然特性，使細胞聚集成微球并保持三維構型進行培養，常見的(of)有懸滴法、旋轉培養法和(and)磁力懸浮法等。

　　由于(At)支架在(exist)3D細胞培養中具有結構剛性等優勢，因此研究人(people)員紛紛把目光轉向了(Got it)基于(At)支架的(of)3D細胞培養技術，比如杜亞楠團隊研發的(of)3D TableTrix微載片取代了(Got it)傳統的(of)二維平面培養皿，成爲(for)細胞培養的(of)新載體。該微載片可降解，不(No)需要(want)複雜繁瑣的(of)人(people)工操作(do)便可與細胞懸液一(one)起直接投放到(arrive)智能化生(born)物反應器中。随後，微載片遇水便可分散成數萬個(indivual)球狀顆粒，顆粒表面上(superior)密密麻麻分布着衆多孔隙，每個(indivual)孔隙都可進行細胞培養，細胞培養數量較傳統方式呈指數級增長。而每個(indivual)球狀顆粒的(of)直徑均可在(exist)50到(arrive)500微米之間進行自主調節，實現了(Got it)針對不(No)同尺寸細胞的(of)定制化培養。

　　除微載片外，研究人(people)員還引入了(Got it)基于(At)水凝膠的(of)培養基質系統。水凝膠是(yes)一(one)種有效的(of)3D細胞培養基質，由天然或合成蛋白質分子網絡等組成，由于(At)存在(exist)大(big)量的(of)水，水凝膠的(of)生(born)物物理特性與天然組織的(of)生(born)物物理特性非常相似，能爲(for)細胞生(born)長提供良好的(of)環境。

　　賀永說，3D細胞培養還面臨一(one)些困難和(and)挑戰，比如标準化，标準化的(of)設備和(and)操作(do)程序使不(No)同研究人(people)員生(born)成的(of)數據具有可比性。但目前，不(No)同實驗室建立的(of)3D細胞培養系統的(of)培養設備和(and)樣品缺乏統一(one)的(of)标準，實驗數據難以(by)對比。因此，建立模塊化培養系統、簡化培養操作(do)、降低培養成本是(yes)實現3D細胞培養需要(want)解決的(of)問題。