Unterschied zwischen 2D- und 3D-Zellkultur

Das Hauptunterschied zwischen 2D- und 3D-Zellkultur ist das 2D-Zellkultur verwendet eine künstliche flache Oberfläche, typischerweise eine Petrischale oder eine Zellkulturplatte, während die 3D-Zellkultur ein Substrat verwendet, das die extrazelluläre Matrix dieses bestimmten Zelltyps nachahmt.

Zellkultur ist der Prozess, bei dem Zellen unter kontrollierten Bedingungen im Allgemeinen außerhalb ihrer natürlichen Umgebung wachsen. Es gibt zwei Arten von 2D- und 3D-Zellkulturen. Sowohl 2D- als auch 3D-Zellkultursysteme sind sehr nützlich in in-vitro Tests von Therapeutika, Medikamenten und anderen biochemisch aktiven Verbindungen und kann als Alternative zu Tierversuchen angesehen werden. Diese beiden Kultursysteme unterscheiden sich voneinander durch die Zellhaftfläche.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist 2D-Zellkultur?
3. Was ist 3D-Zellkultur?
4. Ähnlichkeiten zwischen 2D- und 3D-Zellkultur
5. Side-by-Side-Vergleich - 2D- und 3D-Zellkulturen in Tabellenform
6. Zusammenfassung

Was ist 2D-Zellkultur??

2D-Zellkultur ist eine der am meisten praktizierten Formen der Zellkultur, da sie in der Natur weniger mühsam ist. Während der 2D-Zellkultur etabliert sich eine Monolayer-Zellkultur auf einem Zellkulturkolben oder einer Petrischale. Außerdem behält die 2D-Zellkultur keine Suspensionskulturen bei. Da das Wachstum nur auf einer flachen Monolayer-Oberfläche erfolgt, ist die Zellmorphologie bei der 2D-Zellkultur begrenzt. Somit erhalten die Zellen eine homogene Menge an Nährstoffen, und daher erscheinen die Zellen normalerweise als flache Zellen.

Ebenso ist es einfach, die Zellen zu entfernen, da die Zellen nur in einer Monoschicht vorhanden sind. Daher verhalten sich die Zellen nicht wie die normalen Umgebungsbedingungen der Zellen. Aufgrund dieser Tatsache können wir die Prozesse wie Zellproliferation, Apoptose und Differenzierung in 2D-Zellkultursystemen nicht gut analysieren. Im Gegensatz dazu können wir die Experimente in Bezug auf die Bioaktivität einer Verbindung und biochemische Reaktionen über 2D-Zellkulturen analysieren.

Was ist 3D-Zellkultur??

Bei der 3D-Zellkultur wird eine dreidimensionale künstliche Matrix verwendet, die angepasst wurde, um die natürliche Umgebung der Zellen nachzuahmen. Die Zellen wachsen also wie in ihrer natürlichen Umgebung, und die Zellen zeigen ein gutes Potenzial zum Wachstum, zur Proliferation und zur Differenzierung ohne Einschränkungen. Daher können wir mit dieser Methode das Verhalten der Zelle und die Reaktionen der Zellen unter ihren eigenen Umgebungsbedingungen untersuchen.

Abbildung 02: 3D-Zellkultur

Da die Zellen nicht in Monolayern gezüchtet werden, erhalten sie keine homogene Nährstoffmenge. Die in 3D-Zellkultursystemen gezüchteten Zellen haben eine Kugelform.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen 2D- und 3D-Zellkultur??

• Bei beiden handelt es sich um spezielle Zellkulturmedien.
• Die wachsenden Zellen können unter Fluoreszenzmikroskopie oder Elektronenmikroskopie beobachtet werden
• Beide werden in Drogentestprotokollen zur Beurteilung der Aktivität verwendet.

Was ist der Unterschied zwischen 2D- und 3D-Zellkultur??

Die Zellkultur kann 2D oder 3D sein. Die 2D-Zellkultur verwendet eine künstliche flache Oberfläche, um Zellen zu züchten, während die 3D-Zellkultur eine künstliche Matrix verwendet, die die natürlichen Umgebungen der Zellen nachahmt. In einer 3D-Zellkultur wachsen Zellen, vermehren sich und differenzieren sich und zeigen normales Verhalten und Funktionen.

Die folgende Infografik zeigt eine anschaulichere Analyse des Unterschieds zwischen 2D- und 3D-Zellkultur.

Zusammenfassung - 2D vs 3D Zellkultur

2D- und 3D-Zellkultursysteme haben eine große Bedeutung bei der Prüfung von Arzneimitteln und der Wirkstoffforschung. Die 2D-Zellkultur wird auf einer künstlichen Haftoberfläche wie einem Zellkulturkolben verwendet, während sich 3D-Zellkulturen auf einer künstlichen extrazellulären Matrix befinden. Um das Verhalten, die Prozesse und andere biochemische Veränderungen der Zellen zu untersuchen, ist die 3D-Zellkultur besser geeignet, obwohl 2D-Zellkulturen weniger aufwendig und kostengünstiger sind. Daher ist dies der Unterschied zwischen 2D- und 3D-Zellkultur.

Referenz:

1. Duval, Kayla et al. "Modellierung physiologischer Ereignisse in 2D vs. 3D-Zellkultur." Fortschritte in der Pädiatrie., US National Library of Medicine, Juli 2017. Hier verfügbar  
2. Edmondson, Rasheena et al. "Dreidimensionale Zellkultursysteme und ihre Anwendungen in der Wirkstoffsuche und zellbasierten Biosensoren." Fortschritte in der Pädiatrie., US-amerikanische Nationalbibliothek für Medizin, 1. Mai 2014. Hier verfügbar 

Bildhöflichkeit:

1. ”3D-Zellkultur durch Magnetschwebung Einführung Bild” Von Dmtimm in der Wikipedia auf Englisch, (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia