Динаміка проникання диметилсульфоксиду в клітини лінії L929 і сфероїди з них
DOI:
https://doi.org/10.15407/cryo31.04.316Ключові слова:
клітини лінії L929, сфероїди, коефіцієнти фільтрації, коефіцієнти проникності, диметилсульфоксид, осмотично неактивний об’єм, кріоконсервуванняАнотація
У роботі запропоновано алгоритм розрахунку ефективних коефіцієнтів проникності для багатоклітинних об’єктів у кріозахисному середовищі на підставі фізико-математичної моделі процесів масопереносу. У проведених дослідженнях отримано значення поверхнево-об’ємного відношення для клітин лінії L929 за різних температур і розраховано коефіцієнт теплового розширення площі поверхні мембран клітин β = 2,7 × 10–3 /°C. Визначено величини осмотично неактивного об’єму для клітин лінії L929 і сфероїдів з них. З динамічних кривих зміни відносного об’єму знайдено коефіцієнти фільтрації та проникності для ДМСО клітин лінії L929 та сфероїдів in toto. Розраховані показники є найбільшими для поодиноких клітин і значуще (р < 0,05) зменшуються для клітин у складі сфероїдів зі збільшенням глибини їх розташування, що може бути наслідком зменшення доступної поверхні клітин у складі сфероїдів для проникання позаклітинних речовин. Отримані в роботі характеристики проникності сфероїдів можуть бути використані для розроблення оптимальних режимів кріоконсервування цих об’єктів.
Probl Cryobiol Cryomed 2021; 31(4): 316–325
Посилання
Abu-Absi SF, Friend JR, Hansen LK, HuW-S. Structural polarity and functional bile canaliculi in rat hepatocyte spheroids. Exp Cell Res. 2002; 274: 56-67. CrossRef
Achilli T-M, Meyer J, Morgan JR. Advances in the formation, use and understanding of multi-cellular spheroids. Expert Opin Biol Ther. 2012; 12(10): 1347-60. CrossRef
Akiyama M, Nonomura H, Kamil SH, Ignotz RA. Periosteal cell pellet culture system:a new technique for bone engineering. Cell Transplant. 2006; 15: 521-32. CrossRef
Arai K, Murata D, Takao S, et al. Cryopreservation method for spheroids and fabrication of scaffold-free tubular constructs. PLoS ONE [Internet]. 2020 Apr 02 [cited 2021 May 15]; 15(4):e0230428. Available from: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0230428 CrossRef
Frese KK; Tuveson DA. Maximizing mouse cancer models. Nat Rev Cancer. 2007; 7: 645-58. CrossRef
Gordiyenko ОІ. [Estimation of the thermal expansion coefficient of erythrocyte membrane surface by shift of erythrocyte distribution curve by spherical index]. Biophysical Bulletin. 2003; 13 (2): 78-81. Ukranian.
Gordiyenko YeО, Gordiyenko ОІ, Maruschenko VV, Sakun OV. [Improved model for the passive mass transfer through the cell plasma membrane]. Biophysical Bulletin. 2008; 21(2): 75-80. Ukranian.
Gordiyenko YeO, Pushkar NS. [Physical basis for low temperature preservation of cell suspensions]. Кyiv: Naukova dumka; 1994. 140 p. Russian.
Griffith LG, Swartz MA. Capturing complex 3D tissue physiology in vitro. Nat Rev Mol Cell Biol. 2006; 7: 211-24. CrossRef
Holtfreter J. A study of the mechanisms of gastrulation. J Exp Zool. 1944; 95: 171-212. CrossRef
Kelm JM, Timmins NE, Brown CJ, et al. Method for generation of homogeneous multicellular tumor spheroids applicable to a wide variety of cell types. Biotechnol Bioeng. 2003; 83: 173-80. CrossRef
Kosheleva NV, Efremov YM, Shavkuta BS. Cell spheroid fusion: beyond liquid drops model. Sci Rep [Internet]. 2020 Jul 28 [cited 2021 May 15]; 10:12614. Available from: https://www.nature.com/articles/s41598-020-69540-8 CrossRef
Kunz-Schughart LA, Schroeder JA, Wondrak M, et al. Potential of fibroblasts to regulate the formation of three-dimensional vessel-like structures from endothelial cells in vitro. Am J Physiol Cell Physiol. 2006; 2905: 1385-98. CrossRef
Langhans SA. Three-dimensional in vitro cell culture models in drug discovery and drug repositioning. Front Pharmacol [Internet]. 2018 Jan 23 [cited 2021 May 15]; 9:6. Available from: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2018.00006/full CrossRef
Lee JH, Jung DH, Lee DH, et al. Effect of spheroid aggregation on susceptibility of primary pig hepatocytes to cryopreservation. Transplant Proc. 2012; 44: 1015-7. CrossRef
Lin R-Z, Chang H-Y. Recent advances in three-dimensional multicellular spheroid culture for biomedical research. Biotechnology J. 2008; 3: 1172-84. CrossRef
Matta SG, Wobken JD, Williams FG, Bauer GE. Pancreatic islet cell reaggregation systems: Efficiency of cell reassociation and endocrine cell topography of rat islet-like aggregates. Pancreas 1994; 9: 439-49. CrossRef
Moscona A, Moscona H. The dissociation and aggregation of cells from organ rudiments of the early chick embryo. J Anat. 1952; 86: 287-301. PubMed
Nyberg SL, Hardin J, Amiot B, et al. Rapid large-scale formation of porcine hepatocyte spheroids in a novel spheroid reservoir bioartificial liver. Liver Transpl. 2005; 11: 901-10. CrossRef
Ogurtsova VV, Kovalenko SYe, Kovalenko IF, Gordiyenko OI. Determination of osmotically inactive volume of murine enterocytes. Probl Cryobiol Cryomed. 2016; 26(1): 93-7. CrossRef
Pampaloni F, Reynaud EG, Stelzer EH. The third dimension bridges the gap between cell culture and live tissue. Nat Rev Mol Cell Biol. 2007; 8: 839-45. CrossRef
Pinto B, Henriques AC, Silva PM, Bousbaa H. Three-dimensional spheroids as in vitro preclinical models for cancer research. Pharmaceutics [Internet]. 2020 Dec 6 [cited 2021 May 15]; 12(12):1186. Available from: https://microbialcellfactories.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12934-015-383-5 CrossRef
Ryu N-E, Lee S-H, Park H. Spheroid culture system methods and applications for mesenchymal stem cells. Cells [Internet]. 2019 Dec 12 [cited 2021 May 15]; 8:1620. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6953111/ CrossRef
Suenaga H, Furukawa KS, Suzuki Y, et al. Bone regeneration in calvarial defects in a rat model by implantation of human bone marrow-derived mesenchymal stromal cell spheroids. J Mater Sci Mater Med [Internet]. 2015 Oct 08 [cited 2021 May 15]; 26:254. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10856-015-5591-3 CrossRef
Yamaguchi Y, Ohno J, Sato A, et al. Mesenchymal stem cell spheroids exhibit enhanced in-vitro and in-vivo osteoregenerative potential. BMC Biotechnol [Internet]. 2014 Dec 06 [cited 2021 May 15]; 14:105. Available from: https://bmcbiotechnol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12896-014-0105-9 CrossRef
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
