Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Особливості сфероїдогенезу клітин лінії L929 при тривалому тривимірному культивуванні

Вікторія Борозенець, Тетяна Бондаренко
Завантажити статтю
Анотація

Клітинні 3D-культури, зокрема сфероїди, широко використовуються для вивчення міжклітинних взаємодій та тестування біосумісності та токсичності, оскільки вони точніше відтворюють фізіологічні умови в порівнянні з 2D-культурами. Метою дослідження було вивчити особливості сфероїдоутворення клітин лінії L929 у статичній суспензійній культурі протягом тривалого терміну культивування. Для отримання сфероїдів суспензію з концентрацією 2´106 клітин/мл приміщували у 24-лунковий планшет з покриттям 2 % розчином агару. Культивування проводили впродовж 34 діб. Кожні три доби здійснювалась заміна половини об’єму середовища. Визначався середній діаметр та об’єм сфероїдів. Наявність некротичних клітин у складі сфероїдів оцінювалась за допомогою подвійного забарвлення сфероїдів флуоресцеїндіацетатом і етидієм бромідом. Було встановлено, що підтримка клітин лінії L929 у статичній суспензійній культурі дозволяла отримувати сфероїди з середнім діаметром 118 мкм без наявності некротичного ядра. Формування сфероїдів було багатоступеневим процесом, що включало початкову агрегацію клітин, після якої відбувалась компактизація сфероїдів, які утримувались у флотуючому стані протягом одного місяця культивування. Протягом дослідження було виявлено, що сфероїди клітин лінії L929 утворювались через кілька етапів, включаючи агрегацію, ущільнення та стабілізацію клітин. Всі сфероїди зберігали свою сферичну форму та залишалися життєздатними, не демонструючи ознак некротичних змін навіть на 34-й день культивування. Результати дослідження можна використати для вдосконалення методів тестування біосумісності та цитотоксичності, зокрема при розробці нових лікарських засобів та біоматеріалів за допомогою 3D-культур клітин лінії L929

Ключові слова

3D-культивування, сфероїди, клітинна лінія фібробластів, статична суспензійна культура

ЦИТУВАТИ
Borozenets, V., & Bondarenko, T. (2026). Features of spheroidogenesis of L929 cell line during prolonged three-dimensional cultivation. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 22(1),148-157. https://doi.org/10.31548/dopovidi/1.2026.148
Використані джерела
  1. Acland, M., Mittal, P., Lokman, N.A., Klingler-Hoffmann, M., Oehler, M.K., & Hoffmann, P. (2018). Mass spectrometry analyses of multicellular tumor spheroids. Proteomics. Clinical Applications, 12(3), article number 1700124. doi: 10.1002/prca.201700124.
  2. Adenis, L., Gontran, E., Deroulers, C., Grammaticos, B., Juchaux, M., Seksek, O., & Badoual, M. (2020). Experimental and modeling study of the formation of cell aggregates with differential substrate adhesion. PloS ONE, 15(2), article number e0222371. doi: 10.1371/journal.pone.0222371.
  3. Barisam, M., Saidi, M.S., Kashaninejad, N., & Nguyen, N.T. (2018). Prediction of necrotic core and hypoxic zone of multicellular spheroids in a microbioreactor with a U-shaped barrier. Micromachines, 9(3), article number 94. doi: 10.3390/mi9030094.
  4. Bharathan, N.K., Mattheyses, A.L., & Kowalczyk, A.P. (2024). The desmosome comes into focus. Journal of Cell Biology, 223(9), article number e202404120. doi: 10.1083/jcb.202404120.
  5. Białkowska, K., Komorowski, P., Bryszewska, M., & Miłowska, K. (2020). Spheroids as a type of three-dimensional cell cultures – examples of methods of preparation and the most important application. International Journal of Molecular Sciences, 21(17), article number 6225. doi: 10.3390/ijms21176225.
  6. Bozhok, G.A., Moisieiev, A.I., Gorina, O.L., & Bondarenko, T.P. (2019). Morphofunctional features of fibroblasts line L929 in 3D-culture. Physiological Journal, 65(3), 34-40. doi: 10.15407/fz65.03.034.
  7. Cannella, V., Altomare, R., Chiaramonte, G., Di Bella, S., Mira, F., Russotto, L., Pisano, P., & Guercio, A. (2019). Cytotoxicity evaluation of endodontic pins on L929 cell line. BioMed Research International, 2019(1), article number 3469525. doi: 10.1155/2019/3469525.
  8. Cardoso, B.D., Castanheira, E.M.S., Lanceros-Méndez, S., & Cardoso, V.F. (2023). Recent advances on cell culture platforms for in vitro drug screening and cell therapies: From conventional to microfluidic strategies. Advanced Healthcare Materials, 12(18), article number e2202936. doi: 10.1002/adhm.202202936.
  9. DSTU EN ISO 10993-5:2022. (2022). Biological evaluation of medical devices. Part 5. In vitro cytotoxicity tests. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=107967.
  10. Ehrhart, F., Schulz, J.C., Katsen-Globa, A., Shirley, S.G., Reuter, D., Bach, F., Zimmermann, U., & Zimmermann, H. (2009). A comparative study of freezing single cells and spheroids: Towards a new model system for optimizing freezing protocols for cryobanking of human tumours. Cryobiology, 58(2), 119-127. doi: 10.1016/j.cryobiol.2008.11.005.
  11. Guimaraes, A.P.P., Calori, I.R., Bi, H., & Tedesco, A.C. (2024) SpheroMold: Modernizing the hanging drop method for spheroid culture. Frontiers in Drug Delivery, 4, article number 1397153. doi: 10.3389/fddev.2024.1397153.
  12. Jubelin, C., Muñoz-Garcia, J., Griscom, L., Cochonneau, D., Ollivier, E., Heymann, M.F., Vallette, F.M., Oliver, L., & Heymann, D. (2022). Three-dimensional in vitro culture models in oncology research. Cell & Bioscience, 12(1), article number 155. doi: 10.1186/s13578-022-00887-3.
  13. Liu, K.C., Chen, Y.C., Hsieh, C.F., Wang, M.H., Zhong, M.X., & Cheng, N.C. (2024). Scaffold-free 3D culture systems for stem cell-based tissue regeneration. APL Bioengineering, 8(4), article number 41501. doi: 10.1063/5.0225807.
  14. Moisieiev, A.I., Bozhok, G.A., & Gorina, O.L. (2024). The comparative characteristic of monolayer and three-dimensional cultivations of the continuous cell line of fibroblasts L929. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 8, 93-101. doi: 10.15407/dopovidi2019.08.093.
  15. Ryu, N.E., Lee, S.H., & Park, H. (2019). Spheroid culture system methods and applications for mesenchymal stem cells. Cells, 8(12), article number 1620. doi: 10.3390/cells8121620.
  16. Sharma, M., Sharma, R., & Jain, D.K. (2016). Nanotechnology-based approaches for enhancing oral bioavailability of poorly water soluble antihypertensive drugs. Scientifica, 2016(1), article number 8525679. doi: 10.1155/2016/8525679.
  17. Stern-Tal, D., Ittah, S., & Sklan, E. (2022). A new cell-sized support for 3D cell cultures based on recombinant spider silk fibers. Journal of Biomaterials Applications, 36(10), 1748-1757. doi: 10.1177/08853282211037781.
  18. Tan, Y., Suarez, A., Garza, M., Khan, A.A., Elisseeff, J., & Coon, D. (2020). Human fibroblast-macrophage tissue spheroids demonstrate ratio-dependent fibrotic activity for in vitro fibrogenesis model development. Biomaterial Science, 8(7), 1951-1960. doi: 10.1039/c9bm00900k.
  19. Unnikrishnan, K., Thomas, L.V., & Ram Kumar, R.M. (2021). Advancement of scaffold-based 3d cellular models in cancer tissue engineering: An update. Frontiers in Oncology, 11, article number 733652. doi: 10.3389/fonc.2021.733652.
  20. Xie, Y., Yang, X., Pan, R., Gao, L., & Yu, L. (2024). Co-culture of natural killer cells and tumor spheroids on a heterogeneous multilayer paper stack. Journal of Zhejiang University-SCIENCE B, 25(12), 1097-1107. doi: 10.1631/jzus.B2300617.
  21. Zhou, Y., Chen, H., Li, H., & Wu, Y. (2017). 3D culture increases pluripotent gene expression in mesenchymal stem cells through relaxation of cytoskeleton tension. Journal of Cellular and Molecular Medicine, 21, 1073-1084. doi: 10.1111/jcmm.12946.