Моделирование физиологических процессов в двумерных и трёхмерных культурах клеток

Культивирование клеток стало незаменимым инструментом для изучения фундаментальных биофизических и молекулярных механизмов формирования тканей и органов, их функционирования и нарушений при заболеваниях. Этот метод широко применяют в биомедицинских исследованиях, тканевой инженерии, регенеративной медицине и промышленности. Хотя долгое время преобладало плоское двумерное (2D) культивирование клеток, в последнее время всё чаще используют трёхмерные (3D) структуры и более реалистичные биохимические и биомеханические микроокружения. Тем не менее при 3D-культивировании остаётся немало трудностей, в том числе моделирование границ между тканями, механического микроокружения и пространственно-временного распределения кислорода, питательных веществ и продуктов метаболизма. В настоящем обзоре описаны методы 2D- и 3D-культивирования клеток, рассмотрены преимущества и ограничения этих подходов при моделировании физиологически и патологически значимых процессов и предложены направления дальнейших исследований.