Используя оксиметрию электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ученые оценили градиент концентрации кислорода в сфероидах, трехмерных клеточных культурах, которые обычно используются для тестирования химической токсичности в моделях печени и опухолей.
Ранее предполагалось, что центр сфероидных культур становится лишенным кислорода, что приводит к гибели клеток, что может ограничить их использование, но до сих пор не существовало способа измерения точных уровней.
Работа доктора философии Лоры Ланган и старшего научного сотрудника доктора Николаса Додда продемонстрировала меньшие сфероиды диаметром менее 120 микрометров (мкм) и содержащие менее 2500 клеток, которые теряют менее 12% своей концентрации кислорода через одну неделю, снижаясь до менее более 50% через две недели после их создания.
В целом, исследование рекомендует использовать сфероиды меньшего размера, чтобы обеспечить сопоставимые концентрации кислорода в естественных тканях, при этом ученые полагают, что исследование предоставляет дополнительные доказательства пригодности этих исследований in vivo в качестве инструмента для выяснения фундаментальных биологических процессов в сфероидных системах и помощи в сокращение экспериментов на животных.
Исследованием руководили профессор Авадхеш Джа из Школы биологических наук и профессор Саймон Джексон из Школы биомедицинских и медицинских наук Плимутского университета.
Они сказали: «Широко признано, что биологическая активность, присутствующая в сфероидах, более точно отражает ключевые характеристики живого организма и, как таковая, может предложить более подходящую альтернативу воздействию in vivo в биологических исследованиях.
ЭПР-оксиметрия дала представление о размере и плотности посева клеток, при которых градиенты кислорода играют смешивающую роль в последующих приложениях воздействия и, таким образом, позволяют более широко использовать сфероидную модель для биологических исследований, не связанных с опухолями."
За последние три десятилетия использование трехмерных клеточных культур получило все большее признание в качестве важного инструмента в биологических исследованиях и доклинических испытаниях обычных органов и животных моделей.
Сфероиды являются одним из таких примеров и обычно используются для оценки химической токсичности и анализа проб окружающей среды в биологических и экотоксологических исследованиях.
Плимутский университет ранее усовершенствовал технику извлечения клеток из печени радужной форели и последующего манипулирования ими для формирования трехмерного сфероида.
Этот клубок клеток ведет себя больше как нормальная ткань животного, чем клетки, выращенные традиционными способами в лаборатории, и поэтому может дать исследователям более точную картину того, как организм животного будет реагировать на химическое вещество в окружающей среде.
Текущее исследование опубликовано в научном журнале PLOS ONE, а исследовательская группа Плимутского университета ранее была удостоена награды ?600000 от Совета по исследованиям в области биотехнологии и биологических наук (BBSRC), Совета по исследованиям окружающей среды (NERC) и AstraZeneca для работы в этой области.