原代细胞体外功能研究：BD Matrigel™ 基质胶在3D细胞培养中的应用

原代细胞体外功能研究：BD Matrigel™ 基质胶在3D细胞培养中的应用

内容简介：
本文评述了三维（3D）细胞培养技术在模拟体内微环境中的重要性，重点阐述了BD Matrigel™基底膜基质提取物的生物学成分、成胶机理及其在类器官培养、血管生成研究、肿瘤细胞侵袭转移模型构建中的应用。文章从基质生物学角度，分析了其如何提供复杂的生化与物理信号，支持细胞极性、增殖、分化和形态发生。

关键词： 三维细胞培养、基底膜基质、类器官、肿瘤微环境、细胞外基质

正文：

传统的二维（2D）单层细胞培养虽简便易行，但因其无法模拟细胞在体内所处的复杂三维微环境（Extracellular Matrix, ECM），存在着显著的局限性。三维细胞培养技术旨在填补这一鸿沟，为细胞提供更接近生理状态的生长环境，从而获得更具预测性的体外研究数据。在这一领域，BD Matrigel™基质胶已成为基础研究和药物筛选中影响力的工具之一。

BD Matrigel™是从Engelbreth-Holm-Swarm (EHS)小鼠肉瘤中提取的可溶性基底膜制备物。其成分极为复杂，主要包含层粘连蛋白（Laminin）、IV型胶原（Collagen IV）、巢蛋白（Entactin/Nidogen）以及多种生长因子（如TGF-β, FGF, EGF）和基质金属蛋白酶（MMPs）。在低温（4°C）下，Matrigel™呈液态；当温度升高至37°C时，其主要成分（尤其是层粘连蛋白）会自组装形成具有生物活性的水凝胶，重现了体内基底膜的结构和功能。

这种天然的生物化学复杂性是合成水凝胶。它为细胞提供了生化信号（通过整合素等受体传递）、物理信号（如硬度、弹性）和拓扑结构信号（3D空间架构），共同调控着细胞的行为和命运。

在类器官（Organoid）培养中，BD Matrigel™发挥着奠基性作用。无论是肠道、肝脏、大脑还是乳腺类器官，其培养 protocol 通常都需要将成体干细胞或诱导多能干细胞（iPSC）衍生的祖细胞包裹在Matrigel™滴中。Matrigel™所提供的 niche 信号对于维持干细胞干性、引导其自组织并分化为具有体内器官类似结构和功能的微型组织至关重要。它不仅是简单的物理支撑，更是主动参与细胞命运调控的生物学底物。

在肿瘤生物学研究中，BD Matrigel™被广泛用于构建肿瘤细胞侵袭和转移模型。将肿瘤细胞接种于Matrigel™上或其中，可以模拟肿瘤细胞穿越基底膜的过程——这是侵袭和转移的关键第一步。通过这种3D模型，研究人员可以评估癌细胞的侵袭能力，并筛选潜在的抗转移药物。此外，将患者来源的肿瘤组织嵌入Matrigel™中进行培养，有助于更好地保留肿瘤的异质性和微环境，用于个性化药物敏感性测试。

在血管生成研究中，Matrigel™提供了内皮细胞形成管状结构所需的全部信号。人脐静脉内皮细胞（HUVEC）在铺有Matrigel™的培养板上几小时内就能快速自组装成连接的网络结构，该实验是评估促血管生成或抗血管生成化合物的经典方法。

值得注意的是，不同批次的Matrigel™在生长因子含量和胶强度上存在天然差异，BD通过提供高浓度、生长因子减少型（GFR）等多种规格产品，并辅以严格的质量控制（如管形成实验验证）来满足不同应用的特定需求。

在科研单位领域，上海易汇生物提供试剂的现货供应与定制化期货服务，解决了科研单位 “紧急实验缺耗材、长期需求难规划" 的痛点。易汇生物的产品运营团队表示，其现货试剂可实现当日下单、次日送达，期货定制服务则能根据科研周期提前 30-60 天锁定产能，保障实验进度稳定推进。 对于类器官培养等长期实验而言，Matrigel™的稳定供应至关重要，一次断供可能导致数月的培养工作前功尽弃。可靠的供应链确保了研究的连续性和可重复性。

综上所述，BD Matrigel™作为一种功能强大的天然细胞外基质模拟物，通过其生物学特性，极大地推动了3D细胞培养、组织工程和疾病建模领域的发展，使体外实验更贴近体内真实情况。