Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) как основа клеточного матрикса для создания 3D клеточной культуры

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

pdf html html (English)
Опубликован: Aug 14, 2018
DOI: https://doi.org/10.18097/BMCRM00048
Ключевые слова:
моделирование 3D клеточных культур полимеры сверхвысокомолекулярный полиэтилен

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

A.А. Устюгов
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1
М.М. Чичёва
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1
Е.А. Лысикова
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1
Е.А. Вихарева
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1
Н.А. Сипягина
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1
А.Н. Малкова
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1
Е.А. Страумал
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1
Е.В. Бовина
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1
Ф.С. Сенатов
Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”, 119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4
А.И. Салимон
Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”, 119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4
А.В. Максимкин
Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”, 119049, Москва, Ленинский проспект, д. 4
С.А. Лермонтов
Институт физиологически активных веществ Российской академии наук, 142432, Черноголовка Московской обл., Северный проезд, 1

Аннотация

Работа посвящена анализу свойств искусственного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с пористой или ячеистой 3D-структурой, который используется в качестве клеточного матрикса – каркаса для выращивания культуры клеток. Разработка такого каркаса обеспечивает культивирование клеточной культуры в условиях, приближенных к тем, которые существуют в живом организме. Как правило, клеточные исследования in vitro проводят в 2D-формате, который по своей природе ограничивает межклеточные взаимодействия, морфологию, дифференцировку, выживаемость, сигнальные ответы, экспрессию генов и пролиферацию, наблюдаемые in vivo. В качестве материала клеточного матрикса предлагается использовать биоинертный сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), который позволяет сформировать систему открытых связанных пор с целью обеспечения клеточной жизнедеятельности – “подвод” питания и кислорода, удаление продуктов жизнедеятельности, возможность осуществления межклеточных связей и т.д. В результате использование СВМПЭ в качестве клеточного матрикса позволит изучить процессы, протекающие в клетках в условиях 3D-среды.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Устюгов A., Чичёва M., Лысикова E., Вихарева E., Сипягина N., Малкова A., Страумал E., Бовина E., Сенатов F., Салимон A., Максимкин A., & Лермонтов S. (2018). Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) как основа клеточного матрикса для создания 3D клеточной культуры. Biomedical Chemistry: Research and Methods, 1(3), e00048. https://doi.org/10.18097/BMCRM00048
Выпуск
Том 1 № 3 (2018)
Раздел
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Библиографические ссылки

  1. Chitnis, T. Weiner, H. L. (2017). CNS inflammation and neurodegeneration. Journal of Clinical Investigation, 127(10), 3577-3587. DOI
  2. Kempuraj, D., Thangavel, R., Natteru, P. A., Selvakumar, G. P., Saeed, D., Zahoor, H., Zaheer, S., Iyer, S. S., Zaheer, A. (2016). Neuroinflammation Induces Neurodegeneration. Journal of Neurology, Neurosurgery and Spine, 1(1). PMID: 28127589
  3. Edmondson, R., Broglie, J. J., Adcock, A. F., Yang, L. (2014). Three-dimensional cell culture systems and their applications in drug discovery and cell-based biosensors. Assay Drug Development Technology, 12(4), 207-218. DOI
  4. Gurski, L. A., Petrelli, N. J., Jia, X., Farach-Carson, M. C. (2010). 3D Matrices for Anti-Cancer Drug Testing and Development. Oncology Issues, 25(1), 20-25. DOI
  5. Fang, Y. Eglen, R. M. (2017). Three-Dimensional Cell Cultures in Drug Discovery and Development. SLAS Discovery: Advancing Life Sciences R&D, 22(5), 456-472. DOI
  6. Birgersdotter, A., Sandberg, R., Ernberg, I. (2005). Gene expression perturbation in vitro--a growing case for three-dimensional (3D) culture systems. Seminars in Cancer Biology, 15(5), 405-412. DOI
  7. Alon, U., Barkai, N., Notterman, D. A., Gish, K., Ybarra, S., Mack, D., Levine, A. J. (1999). Broad patterns of gene expression revealed by clustering analysis of tumor and normal colon tissues probed by oligonucleotide arrays. Proc Natl Acad Sci U S A, 96(12), 6745-6750.
  8. Perou, C. M., Jeffrey, S. S., van de Rijn, M., Rees, C. A., Eisen, M. B., Ross, D. T., Pergamenschikov, A., Williams, C. F., Zhu, S. X., Lee, J. C., Lashkari, D., Shalon, D., Brown, P. O., Botstein, D. (1999). Distinctive gene expression patterns in human mammary epithelial cells and breast cancers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 96(16), 9212-9217.
  9. Alizadeh, A. A., Eisen, M. B., Davis, R. E., Ma, C., Lossos, I. S., Rosenwald, A., Boldrick, J. C., Sabet, H., Tran, T., Yu, X., Powell, J. I., Yang, L., Marti, G. E., Moore, T., Hudson, J., Jr., Lu, L., Lewis, D. B., Tibshirani, R., Sherlock, G., Chan, W. C., Greiner, T. C., Weisenburger, D. D., Armitage, J. O., Warnke, R., Levy, R., Wilson, W., Grever, M. R., Byrd, J. C., Botstein, D., Brown, P. O., Staudt, L. M. (2000). Distinct types of diffuse large B-cell lymphoma identified by gene expression profiling. Nature, 403(6769), 503-511. DOI
  10. Ross, D. T., Scherf, U., Eisen, M. B., Perou, C. M., Rees, C., Spellman, P., Iyer, V., Jeffrey, S. S., Van de Rijn, M., Waltham, M., Pergamenschikov, A., Lee, J. C., Lashkari, D., Shalon, D., Myers, T. G., Weinstein, J. N., Botstein, D., Brown, P. O. (2000). Systematic variation in gene expression patterns in human cancer cell lines. Nature Genetics, 24(3), 227-235. DOI
  11. Virtanen, C., Ishikawa, Y., Honjoh, D., Kimura, M., Shimane, M., Miyoshi, T., Nomura, H., Jones, M. H. (2002). Integrated classification of lung tumors and cell lines by expression profiling. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 99(19), 12357-12362. DOI
  12. Schaner, M. E., Ross, D. T., Ciaravino, G., Sorlie, T., Troyanskaya, O., Diehn, M., Wang, Y. C., Duran, G. E., Sikic, T. L., Caldeira, S., Skomedal, H., Tu, I. P., Hernandez-Boussard, T., Johnson, S. W., O'Dwyer, P. J., Fero, M. J., Kristensen, G. B., Borresen-Dale, A. L., Hastie, T., Tibshirani, R., van de Rijn, M., Teng, N. N., Longacre, T. A., Botstein, D., Brown, P. O., Sikic, B. I. (2003). Gene expression patterns in ovarian carcinomas. Molecular Biology of the Cell, 14(11), 4376-4386. DOI
  13. Welsh, J. B., Sapinoso, L. M., Su, A. I., Kern, S. G., Wang-Rodriguez, J., Moskaluk, C. A., Frierson, H. F., Jr., Hampton, G. M. (2001). Analysis of gene expression identifies candidate markers and pharmacological targets in prostate cancer. Cancer Research, 61(16), 5974-5978.
  14. Langhans, S. A. (2018). Three-Dimensional in Vitro Cell Culture Models in Drug Discovery and Drug Repositioning. Frontiers in Pharmacology, 9, 6. DOI
  15. Maksimkin, A. V., Senatov, F. S., Anisimova, N. Y., Kiselevskiy, M. V., Zalepugin, D. Y., Chernyshova, I. V., Tilkunova, N. A., Kaloshkin, S. D. (2017). Multilayer porous UHMWPE scaffolds for bone defects replacement. Materials Science&Engineering. C, Materials for Biological Applications, 73, 366-372. DOI
  16. Maksimkin, A. V., Kharitonov, A. P., Mostovaya, K. S., Kaloshkin, S. D., Gorshenkov, M. V., Senatov, F. S., Chukov, D. I., Tcherdyntsev, V. V. (2016). Bulk oriented nanocomposites of ultrahigh molecular weight polyethylene reinforced with fluorinated multiwalled carbon nanotubes with nanofibrillar structure. Composites Part B: Engineering, 94, 292-298. DOI
  17. Maksimkin, A., Kaloshkin, S., Zadorozhnyy, M., Tcherdyntsev, V. (2014). Comparison of shape memory effect in UHMWPE for bulk and fiber state. Journal of Alloys and Compounds, 586, S214-S217. DOI
  18. Jakus, A. E., Secor, E. B., Rutz, A. L., Jordan, S. W., Hersam, M. C., Shah, R. N. (2015). Three-dimensional printing of high-content graphene scaffolds for electronic and biomedical applications. American Chemical Society Nano, 9(4), 4636-4648. DOI
  19. Pasca, A. M., Sloan, S. A., Clarke, L. E., Tian, Y., Makinson, C. D., Huber, N., Kim, C. H., Park, J. Y., O'Rourke, N. A., Nguyen, K. D., Smith, S. J., Huguenard, J. R., Geschwind, D. H., Barres, B. A., Pasca, S. P. (2015). Functional cortical neurons and astrocytes from human pluripotent stem cells in 3D culture. Nature Methods, 12(7), 671-678. DOI
  20. Worthington, P., Drake, K. M., Li, Z., Napper, A. D., Pochan, D. J., Langhans, S. A. (2017). Beta-hairpin hydrogels as scaffolds for high-throughput drug discovery in three-dimensional cell culture. Analytical Biochemistry, 535, 25-34. DOI
  21. Lee, S. J., Zhu, W., Nowicki, M., Lee, G., Heo, D. N., Kim, J., Zuo, Y. Y., Zhang, L. G. (2018). 3D printing nano conductive multi-walled carbon nanotube scaffolds for nerve regeneration. Journal of Neural Engineering, 15(1), 016018. DOI
  22. Wu, S., Duan, B., Lu, A., Wang, Y., Ye, Q., Zhang, L. (2017). Biocompatible chitin/carbon nanotubes composite hydrogels as neuronal growth substrates. Carbohydrate Polymer, 174, 830-840. DOI
  23. Shin, J., Choi, E. J., Cho, J. H., Cho, A. N., Jin, Y., Yang, K., Song, C., Cho, S. W. (2017). Three-Dimensional Electroconductive Hyaluronic Acid Hydrogels Incorporated with Carbon Nanotubes and Polypyrrole by Catechol-Mediated Dispersion Enhance Neurogenesis of Human Neural Stem Cells. Biomacromolecules, 18(10), 3060-3072. DOI
  24. Martin, C., Merino, S., Gonzalez-Dominguez, J. M., Rauti, R., Ballerini, L., Prato, M., Vazquez, E. (2017). Graphene Improves the Biocompatibility of Polyacrylamide Hydrogels: 3D Polymeric Scaffolds for Neuronal Growth. Scientific Reports, 7(1), 10942. DOI
  25. Struzyna, L. A., Adewole, D. O., Gordian-Velez, W. J., Grovola, M. R., Burrell, J. C., Katiyar, K. S., Petrov, D., Harris, J. P., Cullen, D. K. (2017). Anatomically Inspired Three-dimensional Micro-tissue Engineered Neural Networks for Nervous System Reconstruction, Modulation, and Modeling. Journal of Visualized Experiments. DOI: 10.3791/55609(123). DOI