การเพาะเลี้ยงเซลล์ภายใต้สภาวะสามมิติ เพื่อเป็นโมเดลสำหรับทดสอบยาระดับหลอดทดลองในงานวิจัยด้านมะเร็ง

Abstract

Three-dimensional Cell Culture Model for In-Vitro Drug-Testing Platforms in Cancer Research

Prin Sungwan^1,3, Wunchana Seubwai^2,3*

¹Biomedical Science program, Graduate School, Khon Kaen University

² Department of Forensic Medicine, Faculty of Medicine, Khon Kaen University

³Cholangiocarcinoma Research Institute, Khon Kaen University

*Corresponding  author: Wunchana Seubwai, Department of Forensic Medicine, Faculty of Medicine, Khon Kaen University. E-mail: wunchanas@yahoo.com

บทคัดย่อ

            เคมีบำบัดและยารังสีรักษาถือว่าเป็นวิธีมาตรฐานที่ใช้ในการรักษาผู้ป่วยมะเร็ง อย่างไรก็ตามเซลล์มะเร็งหลายชนิดมักแสดงคุณสมบัติดื้อต่อวิธีการรักษาดังกล่าว ดังนั้นการหายารักษามะเร็งชนิดใหม่ ที่มีประสิทธิภาพและลดผลข้างเคียงของการรักษาจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง แต่อย่างไรก็ตามการทดสอบยาต้านมะเร็งและยารังสีรักษาในระดับหลอดทดลอง  ด้วยการเลี้ยงเซลล์เพาะเลี้ยงมะเร็งในสภาวะสองมิติยังมีข้อจำกัดหลายประการส่งผลให้การตอบสนองต่อยาต้านมะเร็งและยารังสีรักษาในระดับหลอดทดลอง  มีความแตกต่างกับการตอบสนองในระดับสัตว์ทดลองรวมถึงการทดสอบทางคลินิก จากเหตุผลข้างต้นจึงมีการพัฒนาการเพาะเลี้ยงเซลล์มะเร็งในสภาวะสามมิติ โดยเซลล์ที่เพาะเลี้ยงภายใต้สภาวะสามมิตินี้มีคุณสมบัติหลายประการที่ใกล้เคียงกับเซลล์มะเร็งที่ปลูกถ่ายในสัตว์ทดลองหรือเซลล์มะเร็งที่อยู่ในร่างกายของผู้ป่วย บทความปริทัศน์ฉบับนี้จะกล่าวถึงข้อจำกัดของการเพาะเลี้ยงเซลล์มะเร็งภายใต้สภาวะสองมิติ และการพัฒนาการเพาะเลี้ยงเซลล์มะเร็งภายใต้สภาวะสามมิติ รวมไปถึงการประยุกต์ใช้การเพาะเลี้ยงเซลล์ภายใต้สภาวะสามมิติในการศึกษามะเร็งในแง่มุมต่าง ๆ ได้แก่ การทดสอบยาเคมีบำบัดและยารังสีรักษา การศึกษากระบวนการแพร่กระจายของมะเร็ง การศึกษาเซลล์ต้นกำเนิดมะเร็งและการศึกษาเมแทบอลิซึมของมะเร็ง

คำสำคัญ: การเพาะเลี้ยงเซลล์ภายใต้สภาวะสามมิติ; การเพาะเลี้ยงเซลล์ภายใต้สภาวะสองมิติ; การค้นหาและพัฒนายา;  การทดสอบในระดับเซลล์ฌพาะเลี้ยง; มะเร็ง

Abstract

            Chemotherapy and radiotherapy are widely used as a standard treatment regimen for many cancers. However, resistance to the standard treatment regimens usually occurs for several malignant tumors. Thus, searching for novel anticancer agents with high therapeutic effectiveness and less side effects is urgently needed. However, there are several evidences suggesting that two-dimensional (2D) cell culture models cannot recapitulate key characteristics of in-vivo tumor and do not provide in-vivo and clinically relevant data for anti-cancer drug discovery and development. Therefore, three-dimensional (3D) cell culture models have been developed. Cultured cells under 3D cell culture models provide several aspects of in-vivo solid tumor and offer better in-vitro models for anti-cancer drug screening and validation. This review article will clarify the limitations of 2D cell culture models and application of 3D cell culture models as a better in-vitro models for cancer research. Including, application 3D cell culture models in chemo- and radiotherapy drug testing, cancer metastasis, cancer stem cell and cancer metabolisms.

Keywords: 3D cell culture models; 2D cell culture models; drug discovery and development; in-vitro models; malignant tumor