Views: 0 Author: Site Editor ເວລາເຜີຍແຜ່: 2025-12-10 ຕົ້ນກໍາເນີດ: ເວັບໄຊ
ວັດທະນະທໍາຈຸລັງ, ມັກຈະເອີ້ນວ່າຢ່າງກວ້າງຂວາງ ວັດທະນະທໍາທາງຊີວະພາບ , ກໍານົດຂະບວນການຂອງຈຸລັງການຂະຫຍາຍຕົວພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂປອມທີ່ຄວບຄຸມຢູ່ນອກສະພາບແວດລ້ອມທໍາມະຊາດຂອງພວກເຂົາ ( ex vivo ). ເປັນເວລາຫຼາຍທົດສະວັດ, ເຕັກນິກນີ້ໄດ້ປະຕິບັດເປັນພື້ນຖານຂອງການຄົ້ນຄວ້າທາງດ້ານຊີວະວິທະຍາ, ເຮັດໃຫ້ທຸກສິ່ງທຸກຢ່າງຈາກການພັດທະນາວັກຊີນໄປຫາການກວດຫາມະເຮັງ. ໃນປະຫວັດສາດ, ການປະຕິບັດໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນເປັນຮູບແບບສິລະປະການຢູ່ລອດໃນຕົ້ນສະຕະວັດທີ 20, ບ່ອນທີ່ນັກວິທະຍາສາດພະຍາຍາມພຽງແຕ່ຮັກສາຊິ້ນສ່ວນຂອງເນື້ອເຍື່ອໃຫ້ມີຊີວິດຢູ່ເພື່ອການສັງເກດ.
ໃນມື້ນີ້, ພາກສະຫນາມໄດ້ຜ່ານການປ່ຽນແປງແບບຢ່າງທີ່ຮຸນແຮງ. ມັນໄດ້ພັດທະນາໄປສູ່ລະບຽບວິໄນດ້ານວິສະວະກໍາທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາທີ່ສາມາດປຸງແຕ່ງຊີວະພາບອຸດສາຫະກໍາແລະຢາສ່ວນບຸກຄົນ. ຫ້ອງທົດລອງທີ່ທັນສະໄຫມບໍ່ໄດ້ອີງໃສ່ພຽງແຕ່ການສັງເກດການງ່າຍດາຍ; ພວກເຂົາເຈົ້ານໍາໃຊ້ລະບົບທີ່ຊັບຊ້ອນທີ່ mimic physiology ຂອງມະນຸດທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງເພີ່ມຂຶ້ນ. ຄູ່ມືນີ້ຍ້າຍນອກເຫນືອການນິຍາມພື້ນຖານເພື່ອວິເຄາະວິວັດທະນາການຍຸດທະສາດຂອງ ຮູບແບບ ວັດທະນະທໍາເຊນ —ຈາກໂມເລເລເຊີ 2 ມິຕິແບບຄົງທີ່ໄປຫາຊິບອະໄວຍະວະແບບເຄື່ອນໄຫວ. ມັນມີຈຸດປະສົງເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າແລະຜູ້ຈັດການຫ້ອງທົດລອງປະເມີນວ່າລະບົບໃດທີ່ດີທີ່ສຸດທີ່ຈະດຸ່ນດ່ຽງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ການຂະຫຍາຍ, ແລະຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທາງດ້ານ physiological ສໍາລັບເປົ້າຫມາຍສະເພາະຂອງພວກເຂົາ.
ເສັ້ນທາງເຕັກໂນໂລຢີ: ວັດທະນະທໍາຂອງເຊນໄດ້ພັດທະນາຈາກສິລະປະການຢູ່ລອດ (1900s) ໄປສູ່ລະບຽບວິໄນວິສະວະກໍາມາດຕະຖານ, ການເຄື່ອນຍ້າຍຈາກພື້ນຜິວສະຖິດ 2D ໄປສູ່ສະພາບແວດລ້ອມ 3D ແລະ microfluidic.
ຜົນກະທົບທາງວິທະຍາສາດດ້ານວັດຖຸ: ການປ່ຽນຈາກແກ້ວໄປສູ່ໂພລີສະໄຕຣີນທີ່ດັດແປງພື້ນຜິວ ແລະ scaffolds bioactive ໄດ້ມີຄວາມສໍາຄັນເທົ່າກັບການຄົ້ນພົບທາງຊີວະພາບໃນການເຮັດໃຫ້ຜົນໄດ້ຮັບສາມາດແຜ່ພັນໄດ້.
ສາມຫຼ່ຽມການຄ້າ: ການເລືອກຮູບແບບວັດທະນະທໍາຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການດຸ່ນດ່ຽງ ການສົ່ງຕໍ່ (ຄວາມງ່າຍ / ຄວາມໄວ), ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ , ແລະ ຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທາງດ້ານ physiological — ບໍ່ມີວິທີດຽວທີ່ຈະເພີ່ມປະສິດທິພາບທັງສາມ.
ວິກິດການການຄວບຄຸມຄຸນນະພາບ: ການກວດສອບຄວາມຖືກຕ້ອງ (STR profiling) ແລະການຄວບຄຸມການປົນເປື້ອນ (ການທົດສອບ mycoplasma) ໃນປັດຈຸບັນແມ່ນຂໍ້ກໍານົດການດໍາເນີນງານທີ່ບໍ່ສາມາດຕໍ່ລອງໄດ້ເພື່ອແກ້ໄຂວິກິດການແຜ່ພັນ.
ເພື່ອເຂົ້າໃຈວິວັດທະນາການຂອງສາຂານີ້, ກ່ອນອື່ນ ໝົດ ພວກເຮົາຕ້ອງໄດ້ ທຳ ລາຍຫຼັກການປະຕິບັດງານ. ວັດທະນະທໍາຊີວະພາບທີ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດບໍ່ພຽງແຕ່ກ່ຽວກັບການວາງຈຸລັງໃນອາຫານ; ມັນຂຶ້ນກັບການຕິດຕໍ່ພົວພັນສະລັບສັບຊ້ອນຂອງສີ່ເສົາຄ້ຳທີ່ສໍາຄັນ. ຖ້າອົງປະກອບອັນດຽວລົ້ມເຫລວ, ລະບົບຈະສູນເສຍຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທາງດ້ານ physiological ຫຼືຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງມັນ.
ພື້ນຖານຂອງການທົດລອງໃດກໍ່ຕາມແມ່ນວັດສະດຸທາງຊີວະພາບຂອງມັນເອງ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໂດຍທົ່ວໄປເລືອກລະຫວ່າງສາມປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແຕ່ລະຄົນສະເຫນີການຊື້ຂາຍສະເພາະລະຫວ່າງອາຍຸຍືນແລະຄວາມຖືກຕ້ອງທາງຊີວະພາບ:
ຈຸລັງປະຖົມ: ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນແຍກໂດຍກົງຈາກເນື້ອເຍື່ອ (ເຊັ່ນ: ການກວດຮ່າງກາຍຂອງຄົນເຈັບ). ພວກເຂົາຮັກສາຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທາງດ້ານ physiological ສູງສຸດແລະຄວາມເປັນປົກກະຕິທາງພັນທຸກໍາ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພວກເຂົາເຈົ້າທົນທຸກຈາກອາຍຸການຈໍາກັດ (ຂອບເຂດຈໍາກັດ Hayflick) ແລະຄວາມຜັນຜວນສູງຂອງຜູ້ໃຫ້ທຶນ, ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາມີລາຄາແພງແລະຍາກທີ່ຈະປັບຂະຫນາດ.
ເສັ້ນຈຸລັງ: ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຈຸລັງອະມະຕະທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍອອກໄດ້ຢ່າງບໍ່ຢຸດຢັ້ງ, ເຊັ່ນສາຍ HeLa ທີ່ມີຊື່ສຽງ. ໃນຂະນະທີ່ພວກເຂົາສະຫນອງການແຜ່ພັນພິເສດແລະງ່າຍຕໍ່ການເຕີບໂຕ, ການລອຍຕົວທາງພັນທຸກໍາແລະການປ່ຽນແປງຂອງ phenotypes ຫມາຍຄວາມວ່າພວກເຂົາມັກຈະບໍ່ສະແດງພຶດຕິກໍາຂອງເນື້ອເຍື່ອທີ່ມີສຸຂະພາບດີຢ່າງຖືກຕ້ອງ.
ຈຸລັງລໍາຕົ້ນ: ລວມທັງຈຸລັງລໍາຕົ້ນທີ່ຝັງຕົວແລະ induced pluripotent pluripotent (iPSCs), ເຫຼົ່ານີ້ສະຫນອງທ່າແຮງທີ່ຈະແຍກອອກເປັນປະເພດຈຸລັງຕ່າງໆ. ພວກມັນເປັນຕົວແທນຂອງຂົວລະຫວ່າງການຂະຫຍາຍຂອງສາຍເຊນແລະຄວາມກ່ຽວຂ້ອງຂອງຈຸລັງຕົ້ນຕໍ.
ຕູ້ຄອນເທນເນີແມ່ນບໍ່ເຄີຍເປັນພຽງແຕ່ຜູ້ຖືຕົວຕັ້ງຕົວຕີ; ມັນເປັນຜູ້ເຂົ້າຮ່ວມຢ່າງຫ້າວຫັນໃນລະບຽບການຂອງເຊນ. ໃນຊ່ວງຕົ້ນໆ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ໃຊ້ແກ້ວທີ່ໃຊ້ຄືນໄດ້ (Pyrex), ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການເຮັດຄວາມສະອາດຢ່າງເຂັ້ມງວດເພື່ອກໍາຈັດສານພິດທີ່ຕົກຄ້າງ. ຕັ້ງແຕ່ນັ້ນມາ, ອຸດສາຫະກໍາໄດ້ປ່ຽນເກືອບທັງຫມົດໄປສູ່ພາດສະຕິກທີ່ຖິ້ມຂີ້ເຫຍື້ອ, ໂດຍສະເພາະ polystyrene.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, polystyrene ພື້ນເມືອງແມ່ນ hydrophobic, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່ານ້ໍາ (ແລະສື່ມວນຊົນ) beads ຢູ່ເທິງຫນ້າດິນ. ຈຸລັງບໍ່ສາມາດຕິດກັບພື້ນຜິວ hydrophobic ໄດ້. ອັນນີ້ມີຄວາມຈໍາເປັນສໍາລັບການປະດິດຂອງ Tissue Culture (TC) ການປິ່ນປົວ. ຜູ້ຜະລິດໃຊ້ອາຍແກັສ plasma ຫຼືການປ່ອຍ corona ເພື່ອ oxidize ພື້ນຜິວ polystyrene, ແນະນໍາຄ່າທາງລົບແລະເຮັດໃຫ້ມັນ hydrophilic. ຄ່າບໍລິການນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ໂປຣຕີນທີ່ຍຶດຕິດຢູ່ໃນເຊລັມ (ເຊັ່ນ: fibronectin ແລະ vitronectin) ເພື່ອເຄືອບພລາສຕິກ, ໃຫ້ຈຸລັງສະມໍຕ້ອງແປ ແລະເຕີບໃຫຍ່.
ມາດຕະຖານ CO2 incubator ໄດ້ຖືກອອກແບບເພື່ອ replicate ສະພາບພາຍໃນຂອງຮ່າງກາຍ mammalian ໄດ້. ສາມຕົວແປທາງຟີຊິກຕ້ອງຖືກຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດ:
ອຸນຫະພູມ: ຮັກສາໄວ້ຢ່າງເຂັ້ມງວດຢູ່ທີ່ 37°C ສໍາລັບຈຸລັງຂອງມະນຸດ. ເຖິງແມ່ນວ່າການບິດເບືອນຂະຫນາດນ້ອຍກໍ່ສາມາດປ່ຽນແປງອັດຕາການເຜົາຜະຫລານຂອງທາດໂປຼຕີນຫຼືກະຕຸ້ນໃຫ້ໂປຣຕີນຈາກຄວາມຮ້ອນ.
ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ CO2: ໂດຍປົກກະຕິກໍານົດຢູ່ທີ່ 5%. ນີ້ບໍ່ແມ່ນສໍາລັບຄວາມຕ້ອງການ metabolic ຂອງຈຸລັງໂດຍກົງ, ແຕ່ເພື່ອຮັກສາ pH ຂອງລະບົບ buffer (ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນອີງໃສ່ bicarbonate) ໃນສື່ມວນຊົນ. ຖ້າບໍ່ມີ CO2, pH ຈະລອຍເປັນດ່າງ, ຂ້າວັດທະນະທໍາ.
ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ: ເກັບຮັກສາໄວ້ຢູ່ທີ່ 95% ເພື່ອປ້ອງກັນການລະເຫີຍ. ຖ້າສື່ evaporates, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງເກືອແລະສານອາຫານເພີ່ມຂຶ້ນ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກົດດັນ osmotic ທີ່ທໍາລາຍຈຸລັງ.
ສື່ມວນຊົນວັດທະນະທໍາສະຫນອງພະລັງງານ, ຕັນການກໍ່ສ້າງ, ແລະສັນຍານທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວ. ຕາມປະຫວັດສາດ, ອັນນີ້ອາໄສຫຼາຍຢູ່ໃນ Fetal Bovine Serum (FBS)—ເປັນຄັອກເທນຂອງປັດໃຈການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ເກັບກ່ຽວມາຈາກ fetuses bovine. ໃນຂະນະທີ່ FBS ຊຸກຍູ້ການເຕີບໂຕທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ມັນເປັນກ່ອງສີດໍາທີ່ມີສ່ວນປະກອບທີ່ບໍ່ໄດ້ກໍານົດໄວ້ເຊິ່ງແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງຊຸດ.
ເພື່ອຕອບສະຫນອງມາດຕະຖານກົດລະບຽບທີ່ທັນສະໄຫມ, ໂດຍສະເພາະໃນການຜະລິດການປິ່ນປົວ, ອຸດສາຫະກໍາກໍາລັງຫັນໄປສູ່ການກໍານົດທາງເຄມີ, ສູດບໍ່ມີ serum. ເຫຼົ່ານີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນກ່ຽວກັບການຕອບສະຫນອງໂທລະສັບມືຖືແລະລົບລ້າງຄວາມກັງວົນກ່ຽວກັບຈັນຍາບັນແລະຄວາມປອດໄພທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຜະລິດຕະພັນຈາກສັດ.
ປະຫວັດສາດຂອງ ວັດທະນະທໍາເຊນ ແມ່ນການເດີນທາງຈາກການສັງເກດງ່າຍໆໄປສູ່ຊີວະວິທະຍາທີ່ສັບສົນ. ພວກເຮົາສາມາດຈັດປະເພດວິວັດທະນາການນີ້ອອກເປັນສາມຍຸກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແຕ່ລະຄົນຫມາຍໂດຍຄວາມແຕກຕ່າງດ້ານເຕັກໂນໂລຊີທີ່ຂະຫຍາຍຄວາມສາມາດຂອງພວກເຮົາ.
ໃນຕົ້ນສະຕະວັດທີ 20 ແມ່ນໄລຍະການຢູ່ລອດ, ບ່ອນທີ່ຄວາມສໍາເລັດໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍການຮັກສາຈຸລັງໃຫ້ມີຊີວິດຢູ່ພຽງແຕ່ມື້.
1907: Ross Harrison ພັດທະນາວິທີການຫ້ອຍຫ້ອຍ, ສົບຜົນສໍາເລັດການຂະຫຍາຍຕົວເສັ້ນປະສາດຂອງກົບໃນນ້ໍາ lymph. ນີ້ເປັນຫຼັກຖານຂອງແນວຄວາມຄິດທີ່ແພຈຸລັງສາມາດຢູ່ລອດພາຍນອກຮ່າງກາຍ.
1951: ການສ້າງຕັ້ງຂອງ HeLa , ມາຈາກເນື້ອງອກມະເຮັງປາກມົດລູກ Henrietta Lacks. ນີ້ແມ່ນສາຍເຊລຂອງມະນຸດຕໍ່ເນື່ອງຄັ້ງທຳອິດ, ໂດຍເປັນການອຸດສາຫະກຳໃນການມີຂອງເຊນ ແລະເຮັດໃຫ້ມີການຜະລິດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສຳລັບໂຄງການເຊັ່ນວັກຊີນໂປລີໂອ.
ຊຸມປີ 1960: ມາດຕະຖານຂອງພາດສະຕິກທີ່ບໍ່ສະອາດແລະການນໍາຢາຕ້ານເຊື້ອໄດ້ປະຕິວັດຂະບວນການເຮັດວຽກ. ເຄື່ອງມືເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການປົນເປື້ອນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ການຫັນປ່ຽນວັດທະນະທໍາຈາກສິລະປະ niche ເຂົ້າໄປໃນເຕັກນິກຫ້ອງທົດລອງປົກກະຕິ.
ສໍາລັບທົດສະວັດ, ໄດ້ ອາຫານ petri ຄອບງໍາການຄົ້ນຄວ້າ. ຈຸລັງໄດ້ຖືກປູກຢູ່ໃນ monolayers ຮາບພຽງຢູ່ດ້ານຢາງແຂງ. ວິທີການນີ້ໄດ້ກາຍເປັນການເຮັດວຽກຂອງອຸດສາຫະກໍາການຢາເນື່ອງຈາກວ່າມັນເຫມາະສົມກັບອັດຕະໂນມັດແລະການກວດສອບຜ່ານສູງ (HTS).
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມສະດວກນີ້ແມ່ນມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ໃນຮ່າງກາຍ, ຈຸລັງມີຢູ່ໃນ matrix ອ່ອນໆ, ສາມມິຕິລະດັບແລະພົວພັນກັບເພື່ອນບ້ານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ການບັງຄັບພວກມັນໃສ່ພື້ນຜິວ 2 ມິຕິທີ່ແຂງ, ປ່ຽນແປງ morphology (ຮູບຮ່າງ) ແລະການສະແດງອອກຂອງ gene. ນີ້ໄດ້ສ້າງຊ່ອງຫວ່າງການແປພາສາ, ບ່ອນທີ່ຢາທີ່ເຮັດວຽກຢ່າງສົມບູນໃນອາຫານ 2D ມັກຈະລົ້ມເຫລວໃນການທົດລອງທາງດ້ານການຊ່ວຍເພາະວ່າຕົວແບບບໍ່ໄດ້ສະທ້ອນເຖິງຊີວະສາດຂອງມະນຸດທີ່ສັບສົນ.
ໃນປັດຈຸບັນພວກເຮົາຢູ່ໃນ Biomimetic Phase, ບ່ອນທີ່ເປົ້າຫມາຍແມ່ນການສ້າງໂຄງສ້າງເນື້ອເຍື່ອແລະຫນ້າທີ່.
Spheroids & Organoids: ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນໂຄງສ້າງ 3D ທີ່ປະກອບດ້ວຍຕົນເອງ. ບໍ່ເຫມືອນກັບຊັ້ນ 2D, ຈຸລັງໃນສະເຟຣອຍສ້າງທາດອາຫານທໍາມະຊາດ ແລະທາດອົກຊີເຈນທີ່ອຸດົມດ້ວຍອົກຊີຢູ່ຂ້າງນອກ, ຢູ່ໃນແກນກາງ-ເຮັດການຈໍາລອງເນື້ອງອກແຂງ. Organoids ເອົາອັນນີ້ຕື່ມອີກ, ຈັດເປັນໂຄງສ້າງເນື້ອເຍື່ອທີ່ຊັບຊ້ອນເຊັ່ນ: mini-guts ຫຼື mini-brains.
Organ-on-a-Chip: ອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້ປະສົມປະສານ microfluidics ເພື່ອແນະນໍາປັດໃຈແບບເຄື່ອນໄຫວ. ຖ້ວຍຄົງທີ່ຂາດການໄຫຼຂອງເລືອດແລະການເຄື່ອນໄຫວກົນຈັກ. ຊິບຂອງອະໄວຍະວະ ສູບສື່ຜ່ານຊ່ອງຈຸລະພາກເພື່ອຈຳລອງຄວາມດັນຂອງນໍ້າ (ຄ້າຍຄືກັນກັບການໄຫຼວຽນຂອງເລືອດ) ແລະຍັງສາມາດໃຊ້ຊ່ອງສູນຍາກາດເພື່ອຍືດຈຸລັງ, ຢັບຢັ້ງການເຄື່ອນໄຫວຫາຍໃຈຂອງປອດ.
ດ້ວຍຫຼາຍລະບົບທີ່ມີຢູ່, ນັກຄົ້ນຄວ້າມັກຈະປະເຊີນກັບສາມຫລ່ຽມການຄ້າທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການສົ່ງຕໍ່, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ແລະຄວາມກ່ຽວຂ້ອງ. ບໍ່ມີຕົວແບບດຽວທີ່ຈະຂະຫຍາຍໄດ້ທັງສາມຢ່າງສູງສຸດ. ຜູ້ຈັດການຫ້ອງທົດລອງຕ້ອງເລືອກເຄື່ອງມືທີ່ເຫມາະສົມໂດຍອີງໃສ່ຂັ້ນຕອນສະເພາະຂອງທໍ່ການຄົ້ນຄວ້າຂອງພວກເຂົາ.
| ຄຸນສົມບັດ | 2D Monolayers | 3D Cultures (Spheroids) | ລະບົບຈຸລະພາກ (ຊິບ) |
|---|---|---|---|
| ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ດີທີ່ສຸດ | ການກວດສອບຜ່ານສູງ (HTS), ການຜະລິດໄວຣັສ, ຄວາມເປັນພິດພື້ນຖານ. | tumor microenvironment, ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຈຸລັງລໍາຕົ້ນ, ການເຈາະຢາ. | ການສ້າງແບບຈໍາລອງ PK/PD, ອຸປະສັກເລືອດສະຫມອງ, ປະຕິສໍາພັນຂອງອະໄວຍະວະລະບົບ. |
| ຜ່ານ | ສູງ (ຫຼາຍພັນຕົວຢ່າງ/ມື້) | ຂະຫນາດກາງ | ຕ່ຳ (ຈຸດຂໍ້ມູນສະເພາະ) |
| ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ | ຕໍ່າ | ປານກາງ | ສູງ |
| ຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທາງດ້ານສະລີລະວິທະຍາ | ຕ່ຳ (ແບບງ່າຍ) | ປານກາງ (ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງໂຄງສ້າງ) | ສູງ (ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການເຮັດວຽກ) |
2D Monolayers: ໃນຂະນະທີ່ປະຫຍັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະງ່າຍຕໍ່ການອັດຕະໂນມັດ, ຮູບແບບ 2D ໄດ້ຖືກເບິ່ງເພີ່ມຂຶ້ນວ່າເປັນຕົວຄາດຄະເນທີ່ບໍ່ດີຕໍ່ການຕອບສະຫນອງຂອງເນື້ອເຍື່ອທີ່ສັບສົນ. ອັດຕາຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງ 90% ທີ່ເປັນຕາຕົກໃຈໃນການພັດທະນາຢາທາງດ້ານຄລີນິກມັກຈະເປັນຍ້ອນການອີງໃສ່ຂໍ້ມູນຄວາມປອດໄພ 2D ແບບງ່າຍດາຍທີ່ຂາດສານພິດໃນລະບົບ.
3D Cultures: Spheroids ສະເໜີໂປຣໄຟລການສະແດງອອກຂອງ gene ທີ່ດີກວ່າ ແລະຈໍາລອງ necrosis/hypoxia, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສໍາຄັນສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າມະເຮັງ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ພວກມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທີ່ຈະຮູບພາບໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດມາດຕະຖານເນື່ອງຈາກຄວາມຫນາຂອງມັນ, ແລະການຄວບຄຸມຂະຫນາດທີ່ເປັນເອກະພາບໃນທົ່ວແຜ່ນແມ່ນຍັງເປັນສິ່ງທ້າທາຍທາງດ້ານເຕັກນິກ.
ລະບົບຈຸລິນຊີວິທະຍາ (MPS/Chips): ເຫຼົ່ານີ້ໃຫ້ຄວາມກ່ຽວຂ້ອງສູງສຸດ, ອາດຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການທົດສອບສັດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພວກເຂົາເຈົ້ານໍາສະເຫນີອຸປະສັກດ້ານວິຊາການສູງ. ການຕິດຕັ້ງລະບົບປັ໊ມ fluidic ຕ້ອງການທັກສະດ້ານວິສະວະກໍາພິເສດ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕໍ່ຈຸດຂໍ້ມູນແມ່ນສູງກວ່າ flask ມາດຕະຖານຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ເມື່ອວິເຄາະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການເປັນເຈົ້າຂອງທັງຫມົດ (TCO), ແບບ 2D ລາຄາຖືກສາມາດຫລອກລວງລາຄາແພງໃນໄລຍະຍາວຖ້າພວກເຂົາສ້າງຜົນບວກທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ. ການລົງທຶນໃນແບບ 3D ຫຼື Chip ທີ່ມີລາຄາແພງໃນຕົ້ນໆຂອງທໍ່ນັ້ນສາມາດສະເຫນີ ROI ທີ່ດີກວ່າໂດຍການເປີດໃຊ້ຍຸດທະສາດ Fail Fast - ການກໍານົດຜູ້ສະຫມັກທີ່ເປັນພິດກ່ອນທີ່ພວກເຂົາຈະໄປຮອດການທົດລອງສັດຫຼືມະນຸດທີ່ມີລາຄາແພງ.
ໂດຍບໍ່ຄໍານຶງເຖິງຄວາມຊັບຊ້ອນຂອງລະບົບ - ບໍ່ວ່າຈະເປັນ flask ງ່າຍດາຍຫຼື chip ສະລັບສັບຊ້ອນ - ຄວາມເຄັ່ງຄັດໃນການດໍາເນີນງານກໍານົດຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຂໍ້ມູນ. ສອງວິກິດການໃຫຍ່ໃນປັດຈຸບັນຂົ່ມຂູ່ຄວາມສົມບູນຂອງຂໍ້ມູນວັດທະນະທໍາຊີວະພາບ: ການປົນເປື້ອນແລະການຈໍາແນກທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ.
ການປົນເປື້ອນມາໃນຮູບແບບທາງຊີວະພາບແລະເຄມີ. ໃນຂະນະທີ່ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍແລະເຊື້ອເຫັດມັກຈະເຮັດໃຫ້ສື່ມວນຊົນມີເມຄແລະຖືກສັງເກດເຫັນໄດ້ງ່າຍ, Mycoplasma ເປັນຕົວແທນຂອງໄພຂົ່ມຂູ່ທີ່ງຽບໆ. ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ແຕກຕ່າງເຫຼົ່ານີ້ຂາດຝາເຊລ ແລະນ້ອຍເກີນໄປທີ່ຈະເຫັນໄດ້ພາຍໃຕ້ກ້ອງຈຸລະທັດມາດຕະຖານ. ພວກມັນບໍ່ຂ້າຈຸລັງໃນທັນທີແຕ່ປ່ຽນແປງການເຜົາຜານອາຫານແລະການສະແດງອອກຂອງ gene, ການສະແດງຂໍ້ມູນການທົດລອງທີ່ບໍ່ມີປະໂຫຍດ. ການທົດສອບປົກກະຕິແມ່ນການປ້ອງກັນພຽງແຕ່.
ການປົນເປື້ອນສານເຄມີແມ່ນ insidious ເທົ່າທຽມກັນ. Endotoxins ໃນສື່ຫຼືສານທີ່ຮົ່ວໄຫຼຈາກຖົງຢາງທີ່ມີຄຸນນະພາບຕ່ໍາສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການວິເຄາະທີ່ລະອຽດອ່ອນ, ໂດຍສະເພາະການວັດແທກການຕອບສະຫນອງຂອງພູມຕ້ານທານຫຼືຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຈຸລັງລໍາຕົ້ນ.
ຊຸມຊົນຄົ້ນຄ້ວາປະເຊີນກັບບັນຫາທີ່ກວ້າງຂວາງຂອງສາຍເຊນທີ່ຖືກລະບຸຜິດ. ການສຶກສາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອັດຕາສ່ວນທີ່ສໍາຄັນຂອງສາຍທີ່ໃຊ້ໃນການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຈັດພີມມາບໍ່ແມ່ນສິ່ງທີ່ຜູ້ຂຽນອ້າງ - ເລື້ອຍໆ, ພວກມັນຖືກ overgrown ໂດຍສິ່ງປົນເປື້ອນທີ່ຮຸກຮານເຊັ່ນ HeLa. ກ່ອນທີ່ຈະເຜີຍແຜ່ຫຼືເລີ່ມການທົດລອງທີ່ສໍາຄັນ, ປະຈຸບັນນີ້ແມ່ນຄວາມຕ້ອງການທີ່ຈະດໍາເນີນການ STR Profiling (Short Tandem Repeat ການວິເຄາະ) ແລະອ້າງອີງໂປຣໄຟລ໌ກັບ Master Cell Banks ເຊັ່ນ ATCC ຫຼື ECACC.
ວັດທະນະທໍາຄູ່ມືແນະນໍາການປ່ຽນແປງຂອງຜູ້ປະຕິບັດການ - ວິທີຫນຶ່ງຂອງນັກວິຊາການຈັດການກັບ pipette ອາດຈະແຕກຕ່າງຈາກຄົນອື່ນ, ການປ່ຽນແປງຄວາມກົດດັນ shear ຫຼືຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງເຊນ. ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມສອດຄ່ອງ batch-to-batch, ອຸດສາຫະກໍາກໍາລັງກ້າວໄປສູ່ລະບົບການຈັດການຂອງແຫຼວອັດຕະໂນມັດ. ຫຸ່ນຍົນເຫຼົ່ານີ້ປະຕິບັດການປ່ຽນແປງສື່ແລະ passaging ກັບ repeatability ຊັດເຈນ, ລົບຄວາມຜິດພາດຂອງມະນຸດອອກຈາກສົມຜົນ.
ເສັ້ນທາງຂອງວັດທະນະທໍາເຊນມຸ່ງໄປສູ່ຄວາມແມ່ນຍໍາແລະຄວາມຮັບຜິດຊອບດ້ານຈັນຍາບັນຫຼາຍກວ່າເກົ່າ. ພາກສະຫນາມແມ່ນເປັນອຸດສາຫະກໍາຢ່າງໄວວາ, ການເຄື່ອນຍ້າຍຈາກ handling flask ຄູ່ມືຊ່າງຝີມືໄປສູ່ເຄື່ອງປະຕິກອນຊີວະພາບແລະເວທີຫຸ່ນຍົນອັດຕະໂນມັດ. ນີ້ແມ່ນເຫັນໄດ້ໂດຍສະເພາະໃນການຜະລິດການປິ່ນປົວດ້ວຍຈຸລັງ, ເຊັ່ນ: CAR-T, ບ່ອນທີ່ຈຸລັງຂອງຄົນເຈັບຕ້ອງໄດ້ຮັບການປຸງແຕ່ງໃນລະບົບປິດ, ອັດຕະໂນມັດເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມປອດໄພ.
ຈັນຍາບັນກໍາລັງຂັບລົດການປ່ຽນແປງດ້ານວິຊາການ. ຫຼັກການ 3Rs (ການທົດແທນ, ການຫຼຸດຜ່ອນ, ການປັບປຸງ) ກໍາລັງຊຸກຍູ້ໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າທົດແທນອົງປະກອບທີ່ມາຈາກສັດເຊັ່ນ FBS ດ້ວຍທາງເລືອກສັງເຄາະ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຄວາມສາມາດໃນການສ້າງແບບຈໍາລອງສະເພາະຂອງຄົນເຈັບໂດຍໃຊ້ iPSCs ຂອງມະນຸດແມ່ນກໍາລັງກ້າວໄປສູ່ຍຸກຂອງຢາສ່ວນບຸກຄົນ. ດຽວນີ້ພວກເຮົາສາມາດທົດສອບຢາຢູ່ໃນຊິບປອດທີ່ເຕີບໃຫຍ່ຈາກຈຸລັງຂອງຄົນເຈັບສະເພາະເພື່ອຄາດເດົາປະຕິກິລິຍາທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງພວກມັນ.
ສຸດທ້າຍ, ເຮືອວັດທະນະທໍາກໍາລັງປ່ຽນເປັນເຄື່ອງຈັກຜະລິດຂໍ້ມູນ. ໂດຍການສົມທົບການອ່ານທາງຊີວະພາບກັບປັນຍາປະດິດ (AI) ແລະການຮຽນຮູ້ເຄື່ອງຈັກ (ML), ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດປະຕິບັດ toxicology ຄາດຄະເນ. ແທນທີ່ຈະພຽງແຕ່ສັງເກດເຫັນວ່າຈຸລັງຕາຍ, AI ວິເຄາະການປ່ຽນແປງທາງສະລີລະວິທະຍາເພື່ອຄາດຄະເນວ່ າເປັນຫຍັງ ມັນຕາຍ, ປ່ຽນວັດທະນະທໍາຊີວະວິທະຍາໄປສູ່ວິທະຍາສາດຂໍ້ມູນທີ່ມີຄວາມຊື່ສັດສູງ.
ວັດທະນະທໍາຂອງເຊນໄດ້ພັດທະນາຈາກວິທີການທີ່ງ່າຍດາຍຂອງການຮັກສາຈຸລັງໃຫ້ມີຊີວິດຢູ່ໄປສູ່ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຊັບຊ້ອນທີ່ສາມາດສ້າງແບບຈໍາລອງທາງຮ່າງກາຍຂອງມະນຸດແລະພະຍາດທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນ. ສິ່ງທີ່ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍເຮືອແກ້ວແລະຢອດຫ້ອຍໄດ້ໃຫຍ່ໂຕເຂົ້າໄປໃນອຸດສາຫະກໍາຂອງ chip microfluidic ແລະ bioreactors ໄດ້.
ລະບົບທີ່ດີທີ່ສຸດຍັງຄົງຂຶ້ນກັບສະພາບການ. ໃນຂະນະທີ່ 2D ຍັງຄົງເປັນ workhorse ສໍາລັບຂະຫນາດແລະຄວາມໄວ, ອຸດສາຫະກໍາແມ່ນ inevitably ຫັນໄປສູ່ແບບ 3D ແລະ microfluidic ເພື່ອປິດຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງ bench ຫ້ອງທົດລອງແລະຂ້າງຕຽງຄົນເຈັບ. ນັກຄົ້ນຄວ້າຕ້ອງປະເມີນໂປໂຕຄອນໃນປະຈຸບັນຂອງພວກເຂົາຕໍ່ກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທາງຊີວະວິທະຍາ - ການລົງທຶນໃນລະບົບວັດທະນະທໍາທີ່ກ້າວຫນ້າໃນມື້ນີ້ອາດຈະປ້ອງກັນຄວາມລົ້ມເຫຼວທາງດ້ານຄລີນິກທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນມື້ອື່ນ.
A: ຈຸລັງປະຖົມຖືກແຍກໂດຍກົງຈາກເນື້ອເຍື່ອແລະຮັກສາພັນທຸກໍາປົກກະຕິແຕ່ມີອາຍຸຈໍາກັດ (ໃນທີ່ສຸດພວກມັນຢຸດເຊົາການແບ່ງສ່ວນ). ເສັ້ນຈຸລັງໄດ້ຖືກດັດແປງ (immortalized) ເພື່ອແບ່ງອອກບໍ່ມີກໍານົດ. ໃນຂະນະທີ່ເສັ້ນຈຸລັງແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການເຕີບໂຕແລະມາດຕະຖານ, ພວກມັນມັກຈະສະສົມການກາຍພັນທາງພັນທຸກໍາທີ່ເຮັດໃຫ້ພວກມັນມີຄວາມຖືກຕ້ອງທາງດ້ານ physiological ຫນ້ອຍກວ່າຈຸລັງຕົ້ນຕໍ.
A: ໝາຍເລກຜ່ານໝາຍເຖິງຈຳນວນເທື່ອທີ່ປະຊາກອນຈຸລັງໄດ້ຖືກໂອນໄປຫາເຮືອໃໝ່. ເມື່ອຈໍານວນ passage ເພີ່ມຂຶ້ນ, ຈຸລັງສາມາດລອຍຕົວທາງພັນທຸກໍາ, ປ່ຽນ morphology, ຫຼືສູນເສຍການເຮັດວຽກ. ເຊລທີ່ມີ passage ສູງອາດຈະໃຫ້ຂໍ້ມູນທີ່ບໍ່ຫນ້າເຊື່ອຖື, ດັ່ງນັ້ນໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວນັກຄົ້ນຄວ້າຈະໃຊ້ຈຸລັງພາຍໃນປ່ອງຢ້ຽມຕ່ໍາ passage ສະເພາະເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມສອດຄ່ອງ.
A: ການປ່ຽນໄປໃຊ້ພລາສຕິກ polystyrene ທີ່ໃຊ້ແລ້ວຖິ້ມໄດ້ໄດ້ລົບລ້າງຄວາມຈໍາເປັນໃນການທໍາຄວາມສະອາດທີ່ຫຍຸ້ງຍາກ ແລະຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການຕົກຄ້າງຂອງຜົງຊັກຟອກໄວ້ໃນແກ້ວ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ພາດສະຕິກຕ້ອງການການປິ່ນປົວພື້ນຜິວ (TC treatment) ກາຍເປັນ hydrophilic ເພື່ອໃຫ້ຈຸລັງສາມາດຕິດໄດ້. ມາດຕະຖານນີ້ປັບປຸງການສືບພັນໃນຫ້ອງທົດລອງທົ່ວໂລກ.
A: ວັດທະນະທໍາ 3D ອະນຸຍາດໃຫ້ຈຸລັງພົວພັນກັບກັນແລະກັນແລະ extracellular matrix ໃນທຸກທິດທາງ, ການສ້າງ gradients ທໍາມະຊາດຂອງອົກຊີເຈນແລະສານອາຫານ. ໂຄງສ້າງນີ້ mimics ສະຖາປັດຕະຍະກໍາຂອງເນື້ອເຍື່ອທີ່ແທ້ຈິງດີກວ່າຊັ້ນ 2D ຮາບພຽງ, ນໍາໄປສູ່ການຄາດຄະເນທີ່ຖືກຕ້ອງຫຼາຍຂອງການຕອບສະຫນອງຂອງຢາແລະພຶດຕິກໍາຂອງເຊນ.
A: Serum (ເຊັ່ນ FBS) ມີສ່ວນປະກອບທີ່ບໍ່ໄດ້ກໍານົດໄວ້ເຊິ່ງແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງ batches ແລະມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການປົນເປື້ອນ. ສື່ທີ່ບໍ່ມີເຊລັມແມ່ນຖືກກໍານົດທາງເຄມີ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າທຸກສ່ວນປະກອບແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກແລະສອດຄ່ອງ. ນີ້ປັບປຸງການແຜ່ພັນແລະຕອບສະຫນອງຂໍ້ກໍານົດກົດລະບຽບທີ່ເຂັ້ມງວດສໍາລັບການຜະລິດຈຸລັງການປິ່ນປົວສໍາລັບການນໍາໃຊ້ຂອງມະນຸດ.
