مدل‌های کشت سه‌بعدی (3D) در مقایسه با کشت‌های دو‌بعدی (2D) سنتی، تعاملات سلول‌به‌سلول را بهتر شبیه‌سازی می‌کنند و گزینه‌ای فیزیولوژیک‌تر برای مطالعات عفونت‌های ویروسی فراهم می‌سازند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی مدل‌های کشت سه‌بعدی برای مطالعه تکثیر ویروس، با استفاده از رده‌های سلولی A549 و HEK293 به‌صورت اسفروئید و در دو ماتریکس متفاوت شامل آلژینات (Alg) و ترکیب آلژینات با متیل‌سلولز (Alg + MC)  بود.

کشت‌های سه‌بعدی سلول‌های A549 و HEK293 در دو ماتریکس یادشده تولید شدند. این کشت‌ها از نظر تکثیر سلولی و اندازه اسفروئیدها مورد ارزیابی قرار گرفتند. ساختار ماتریکس‌ها نیز با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ ایمنوفلورسانس بررسی شد. ویروس آنفلوانزای A/PR/8/34 (H1N1) در سلول‌های MDCK تکثیر یافت و دوز عفونی ویروس تعیین شد. سلول‌های A549 و HEK293 در قالب دو‌بعدی رشد داده شدند و ویروس طی پاساژهای متوالی با این دو رده سلولی تطبیق داده شد. بیشترین بازده ویروسی به قالب‌های دو‌بعدی و سه‌بعدی تلقیح گردید. پس از ۴۸ ساعت، سوپرناتانت‌ها و سلول‌ها جمع‌آوری و با استفاده از qPCR میزان تکثیر ویروس در دو فرمت 2D و 3D تعیین و مقایسه شد.

اسفروئیدهای مشتق‌شده از رده‌های سلولی A549 و HEK293 در هر دو ماتریکس با موفقیت ایجاد شدند و ویژگی‌یابی آن‌ها نشان داد که سلول‌ها به‌خوبی تجمع یافته و از نرخ رشد و زنده‌مانی قابل توجهی برخوردارند. در مورد HEK293، در نمونه‌های حل‌شده، سوپرناتانت خارجی ماتریکس Alg + MC و در نمونه‌های حل‌نشده، سوپرناتانت خارجی در Alg و سوپرناتانت‌های خارجی و داخلی در Alg + MC کمترین کاهش در بار ویروسی را نشان دادند. برای سلول‌های A549، در میان نمونه‌های حل‌شده، سوپرناتانت داخلی در Alg و Alg + MC و در نمونه‌های حل‌نشده، سوپرناتانت‌های خارجی و داخلی در Alg و سوپرناتانت داخلی در Alg + MC کمترین کاهش را نشان دادند. در هر دو رده سلولی کاهش بار ویروسی در همه ماتریکس‌ها مشاهده شد، اما این کاهش در سلول‌های A549 از نظر آماری معنادار بود (P<0.05).

نتایج نشان داد که ماتریکس Alg + MC، به دلیل تخلخل بیشتر و چسبندگی کمتر نسبت به آلژینات خالص، آسان‌تر حل می‌شود اما بازتثبیت آن دشوارتر است. یکی از توضیحات ممکن برای تکثیر بالاتر ویروس در این ماتریکس، بهبود دسترسی ویروس به سلول‌ها به‌دلیل ساختار بازتر آن است. تغییرات آینده که موجب افزایش زمان تعامل ویروس و سلول در این سیستم شوند، می‌توانند کارایی عفونت را بیشتر بهبود دهند.

Link: https://link.springer.com/article/10.1186/s12985-025-02939-9