スフェロイド

スフェロイドのがん研究および薬剤スクリーニングへの応用

スフェロイドとは？

スフェロイドとは、組織や微小腫瘍を模倣できる三次元（3D）細胞凝集体のことです。近年、in vivo組織環境のモデルとして使用する腫瘍細胞のin vitro凝集体の開発が大きく進展しています。低付着性真円底マイクロプレートのウェルに播種すると、これらの凝集体はバラバラのスフェロイドを形成します。

スフェロイドは、腫瘍と同様に、表面に露出した細胞と深く埋もれた細胞、増殖細胞と非増殖細胞、低酸素状態の中心部と十分に酸素化された外側の細胞層、これら両方を含むため、通常の2次元（2D）細胞培養よりも腫瘍の挙動をより効果的に模倣できると考えられています。このような3Dスフェロイド・モデルは、薬剤の安全性をよりよく評価し、潜在的ながん治療薬を同定するためのスクリーニング環境として効果的に活用されています。

スフェロイドの癌研究と薬剤スクリーニングへの応用

がん研究における最も重要な対物レンズのひとつは、腫瘍細胞の形成を理解することです。二次元の細胞培養に比べ、スフェロイドは固形腫瘍をはるかに正確に模倣しています。スフェロイドは、腫瘍細胞と健常細胞を区別する生理学的変化を表示するのに役立ちます。多細胞腫瘍スフェロイド・モデルは、腫瘍微小環境をより深く洞察し、細胞間の相互作用、腫瘍細胞がどのように栄養を吸収し、どのように増殖するかを可視化します。

スフェロイドはまた、前臨床薬剤スクリーニングや、治療介入に対する細胞応答をモニターする際のバリデーションとしても理想的な手段です。特に、スフェロイドは薬剤の腫瘍浸潤能（または無能力）、転移に対する抑制効果を明らかにすることができます。

幹細胞研究は、スフェロイドのもう一つの重要な応用例であり、特に胚性幹細胞（ESC）や神経幹細胞（NSC）の培養において重要です。最近では、間葉系幹細胞（MSC）をスフェロイドで培養し、その再生効果や抗炎症効果が証明されました。

スフェロイドは、他の3D細胞培養法と比較して、腫瘍生物学との関連性、低コスト、動物モデルよりも少ない労力、再現性、ハイスループットスクリーニングへの組み込みやすさ、高度なイメージング技術など、多くのメリットがあります。

ハイスループットスクリーニングのための3Dスフェロイド解析ワークフロー

スフェロイドのイメージングと解析は、腫瘍微小環境の形成と挙動を理解する上で極めて重要です。また、抗がん剤スクリーニングから、より洞察に満ちた現実的なデータを得るのにも役立ちます。ここでは、3Dスフェロイドの形成方法と、ハイスループットスクリーニングのための共焦点イメージングおよび解析方法を開発し、最適化しました。

スフェロイドは96ウェルまたは384ウェルプレートで培養し、化合物で処理し、働いている細胞プロセスや経路を明らかにする色素で染色することができます。場合によっては、スフェロイドは洗浄せずにイメージングしたり、固定したりすることも可能です。

スフェロイドの培養-がん細胞は、ULA（ウルトラ・ロー・アタッチメント）、丸底プレート、その他の実験器具で直接培養し、スフェロイドの典型的な形態を発達させることができます。他の実験器具を使えば、一つのウェルで複数のスフェロイドを培養することも可能です。

化合物による処理-スフェロイド形成後、目的の濃度の化合物をウェルに添加し、研究するメカニズムに応じて1日から数日間インキュベートします。