クラスタロイド

クラスタロイドは、 2019年に初めて開発された3D細胞培養の製造方法です。 ^[1]クラスタロイドは、真のスフェロイドとしてではなく、水中ピカリングエマルジョンの水性2相システム内の密な細胞クラスターとして成長します。細胞は、互換性のないポリマーを含む2つの水溶液を混合することによってカプセル化されます。連続相としてポリエチレンオキシド（PEO）溶液、分散相としてデキストラン溶液（DEX）溶液、安定剤としてホエータンパク質を使用します。^{[1] [2]} in vitroモデルとしてのクラスタロイドは、in vivoの複雑さをより正確に反映しており、2D培養で発生する問題の一部の影響を受けにくいです。たとえば、細胞を2D単層として培養する際の大きな問題は合流性です。研究で使用されるほとんどの細胞株は、成長培地中の栄養素と酸素をめぐる細胞間の競合により、80%を超えると成長と健康状態が低下する傾向があるためです。^[3] 血管のないクラスターロイドに特有の問題は壊死核の形成である。栄養素と酸素は他の細胞に吸収されなければクラスターロイドの中心部に拡散することができないため、クラスターロイド内の細胞は飢餓状態になり、その後死滅する。この壊死核の形成は、血管が乏しい固形腫瘍のものと似ている。^{[4] [5]}

共培養クラスタロイドは、複数の異なる細胞株または細胞型から構成されるクラスタロイドである。^{[2] [6]}

細胞を含むDEX相とホエータンパク質粒子を含むPEO相が乳化され、ホエータンパク質粒子によって安定化されたDEX-PEO水中水型エマルジョンテンプレートに細胞が包み込まれる。次に、追加のPEOが添加されてDEX相から水分が流出し、細胞が豊富なデキストラン液滴の浸透収縮が引き起こされる。2つの相間の界面張力により、細胞が組織クラスターに詰め込まれる。次に、培養培地で希釈してエマルジョンを破壊し、ゲル化剤のアルギン酸ナトリウムと塩化カルシウム溶液を加えてハイドロゲルを形成する。次に、クラスターをゲル内で最大7日間インキュベートして組織またはオルガノイドを形成する。最後に、ゲルはアルギン酸リアーゼによって液体状態に戻る。^{[7] [1]}

共培養クラスターロイドは血管新生の研究に使用されてきた。血管新生クラスターロイドは壊死核形成を起こさない。血管が形成されることでクラスターロイドの中心部に栄養素と酸素が灌流され、細胞死が防止されるからである。[ ^{2]血管新生は}血管内皮増殖因子（VEGF）などの血管新生促進増殖因子によって開始される。VEGFは培養された細胞に応じて外因性かクラスターロイド内の細胞によって分泌される。クラスターロイドは試験管内で管と血管の形成を示す。^[6]別々に培養するのではなく共培養クラスターロイドを使用すると、血管新生関連遺伝子の発現が増加し、異質性ががんに及ぼす影響が示される^[1]