cancerspЮжно-Российский онкологический журнал/ South Russian Journal of CancerSouth Russian Journal of Cancer2686-9039АНО "Перспективы онкологии"10.37748/2686-9039-2022-3-3-2cancersp-172Research ArticleОригинальная статьяORIGINAL ARTICLEПрименение силиконового покрытия для оптимизации процесса получения клеточных сфероидов методом висячей каплиApplication of silicone coating to optimize the process of obtaining cellular spheroids by the hanging drop methodhttps://orcid.org/0000-0002-4558-5896ФилипповаС. Ю.FilippovaS. Y.

Филиппова Светлана Юрьевна – научный сотрудник лаборатории клеточных технологийSPIN: 1659-6976AuthorID: 791081ResearcherID: AAH-4408-2020Scopus Author ID: 57189618843

344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63

Svetlana Yu. Filippova – research fellow at the laboratory of cell technologiesSPIN: 1659-6976AuthorID: 791081ResearcherID: AAH-4408-2020Scopus Author ID: 57189618843

344037, Rostov-on-Don, 14 line str., 63

filsv@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6035-1756СитковскаяА. О.SitkovskayaA. O.

Ситковская Анастасия Олеговна – к.б.н., заведующая лабораторией клеточных технологийSPIN: 9586-2785AuthorID: 878784ResearcherID: E-7496-2018Scopus Author ID: 56381527400

г. Ростов-на-Дону

Anastasia O. Sitkovskaya – Cand. Sci. (Biol.), head of the laboratory of cell technologiesSPIN: 9586-2785AuthorID: 878784ResearcherID: E-7496-2018Scopus  Author ID: 56381527400

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-5945-5961ТимофееваС. В.TimofeevaS. V.

Тимофеева Софья Владимировна – научный сотрудник лаборатории клеточных технологийSPIN: 5362-1915AuthorID: 1064599ResearcherID: AAH-4834-2020Scopus Author ID: 57243356500

г. Ростов-на-Дону

Sofia V. Timofeeva – research fellow at the laboratory of cell technologiesSPIN: 5362-1915AuthorID: 1064599ResearcherID: AAH-4834-2020Scopus Author ID: 57243356500

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-4555-8556ШамоваТ. В.ShamovaT. V.

Шамова Татьяна Владимировна – младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологийSPIN: 5426-1873AuthorID: 1051985ResearcherID: AAR-3198-2021Scopus Author ID: 57221303597

г. Ростов-на-Дону

Tatiana V. Shamova – junior research fellow at the laboratory of cell technologiesSPIN: 5426-1873AuthorID: 1051985ResearcherID: AAR-3198-2021Scopus Author ID: 57221303597

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-7902-7278МежевоваИ. В.MezhevovaI. V.

Межевова Ирина Валентиновна – младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологийSPIN: 3367-1741AuthorID: 1011695ResearcherID: AAI-1860-2019

г. Ростов-на-Дону

Irina V. Mezhevova – junior research fellow at the laboratory of cell technologiesSPIN: 3367-1741AuthorID: 1011695ResearcherID: AAI-1860-2019

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-3691-3317ГненнаяН. В.GnennayaN. V.

Гненная Надежда Владимировна – младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологийSPIN: 9244-2318AuthorID: 900758ResearcherID: V-5582-2018Scopus Author ID: 57214806863

г. Ростов-на-Дону

Nadezhda V. Gnennaya – junior research fellow at the laboratory of cell technologiesSPIN: 9244-2318AuthorID: 900758ResearcherID: V-5582-2018Scopus Author ID: 57214806863

Rostov-on-Don

https://orcid.org/0000-0002-6496-9641НовиковаИ. А.NovikovaI. A.

Новикова Инна Арнольдовна – к.м.н., заместитель генерального директора по наукеSPIN: 4810-2424AuthorID: 726229ResearcherID: E-7710-2018Scopus Author ID: 57202252773

г. Ростов-на-Дону

Inna  A.  Novikova  –  Cand.  Sci.  (Med.),  deputy  general  director  for  scienceSPIN: 4810-2424AuthorID: 726229ResearcherID: E-7710-2018Scopus Author ID: 57202252773

Rostov-on-Don

НМИЦ онкологииРоссияNational Medical Research Centre for OncologyRussian Federation202231082022331523Copyright © Филиппова С.Ю., Ситковская А.О., Тимофеева С.В., Шамова Т.В., Межевова И.В., Гненная Н.В., Новикова И.А., 20222022Филиппова С.Ю., Ситковская А.О., Тимофеева С.В., Шамова Т.В., Межевова И.В., Гненная Н.В., Новикова И.А.Filippova S.Y., Sitkovskaya A.O., Timofeeva S.V., Shamova T.V., Mezhevova I.V., Gnennaya N.V., Novikova I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.cancersp.com/jour/article/view/172

Цель исследования. Исследовать влияние покрытия из СИЭЛ 159–330 на скорость и характер образования клеточных скоплений в висячей капле в сочетании с применением метилцеллюлозы (МЦ) и коллагена в качестве агентов, улучшающих агрегацию клеток.Материалы и методы. Клетки культуры рака молочной железы ВТ20 в количестве 104  помещали в каплях объёмом 20 мкл на крышку полистироловой чашки Петри с покрытием из силиконового эластомера СИЭЛ 159–330 (АО «ГНИИХТЭОС», г. Москва, Россия) или без покрытия. В исследовании тестировали по три концентрации МЦ (0,1 %, 0,25 % и 0,4 %) и коллагена (150 мкг/мл, 300 мкг/мл и 600 мкг/мл). Скорость формирования клеточных конгломератов оценивали через изменение их площади спустя 4, 24, 48 и 72 часа культивирования.Результаты. Применение покрытия из СИЭЛ 159–330 позволило получить сфероиды таких же размеров, что и добавление 0,4 % МЦ на временном промежутке 72 часа. Силиконовое покрытие дополнительно уменьшило размеры клеточных сфероидов в среде с 0,1 % МЦ во всех временных точках, однако с ростом концентрации МЦ данный эффект исчезал. Кроме того, использование СИЭЛ 159–330 уменьшило связь размеров клеточных сфероидов с концентрацией МЦ, что позволяет рассматривать применение данного покрытия, как альтернативу МЦ или способ сократить её концентрацию. В опыте с добавлением в среду культивирования коллагена размеры клеточных конгломератов, образующихся на силиконовом покрытии, были достоверно меньше, чем на пластике без покрытия во всех вариантах опыта и временных точках. При этом эффект был более выраженным для концентрации коллагена 600 мкг/мл. Применение покрытия из СИЭЛ 159–330, кроме того, сократило вариативность размеров и формы образующихся клеточных конгломератов.Заключение. Ускоренная агрегация клеток и волокон внеклеточного матрикса в висячих каплях, а также сокращение вариативности в размерах и форме образующихся клеточных скоплений на СИЭЛ 159–330 позволяет сократить время проведения экспериментов и материальные затраты, как в опытах с добавлением веществ, ускоряющих формирование сфероидов (МЦ и коллаген), так и в их отсутствие.

Purpose of the study. To study the effect of SIEL 159–330 coating on the cell clusters formation rate in a hanging drop method in combination with the use of methylcellulose (MC) and collagen as cell aggregation improving agents.Materials and methods. BT20 breast cancer cells were cultured in drops of 20 μL (104  cells per drop) on the lid of a polystyrene Petri dish coated with SIEL 159–330 silicone elastomer (GNIIKHTEOS, Moscow, Russia) or without coating. The study tested three concentrations of MC (0.1 %, 0.25 % and 0.4 %) and collagen (150 µg/ml, 300 µg/ml and 600 µg/ml). The rate of formation of cell conglomerates was assessed by evaluating their area after 4, 24, 48, and 72 hours of cultivation.Results. The use of SIEL 159–330 coating made it possible to obtain spheroids of the same size as the addition of 0.4 % MC over a time interval of 72 hours. The silicone coating additionally reduced the size of cell spheroids in the medium with 0.1 % MC at all time points; however, this effect disappeared with increasing concentration of MC. In addition, the use of SIEL 159–330 reduced the relationship between the size of cellular spheroids and the concentration of MC, which allows us to consider the use of this coating as an alternative to MC or a way to reduce its concentration. In the experiment with the addition of collagen to the culture medium, the sizes of cell conglomerates formed on the silicone coating were significantly smaller than on uncoated plastic in all variants of the experiment and time points. The effect was more pronounced for a collagen concentration of 600 μg/ml. The use of SIEL 159–330 coating, in addition, reduced the variability in the size and shape of the resulting cell conglomerates.Conclusion. Accelerated aggregation of cells and fibers of the extracellular matrix in hanging drops, as well as a reduction in the variability in the size and shape of the resulting cell clusters on SIEL 159–330, allows us to reduce the time of experiments and material costs, as in experiments with the addition of substances that accelerate the formation of spheroids (MC and collagen), as well as in their absence.

трёхмерная клеточная культураклеточный сфероидметод висячей каплиметилцеллюлозаколлагенсиликоновый эластомер3D cell culturecell spheroidhanging drop methodmethylcellulosecollagensilicone elastomerReferencesКит О. И., Шатова Ю. С., Новикова И. А., Владимирова Л. Ю., Ульянова Е. П., Комова Е. А. и др. Экспрессия Р53 и BCL2 при различных подтипах рака молочной железы. Фундаментальные исследования. 2014;(10-1):85–88. Доступно по: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35219, Дата обращения: 16.03.2022.Kit OI, Shatova JuS, Novikova IA, Vladimirova LJu, Uljanova EP, Komova EA, et al. P53 and BCL2 expression in different breast cancer subtypes. Fundamental Research. 2014;(10-1):85–88. Available at: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35219, Accessed: 16.03.2022. (In Russ.).Тимофеева С. В., Шамова Т. В., Ситковская А. О. 3D-биопринтинг микроокружения опухоли: последние достижения. Журнал общей биологии. 2021;82(5):389–400. https://doi.org/10.31857/S0044459621050067Timofeeva SV, Shamova TV, Sitkovskaya A.O. 3D bioprinting of tumor microenvironment: recent achievements. Biology Bulletin Reviews. 2021;82(5):389–400. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0044459621050067Liu D, Chen S, Win Naing M. A review of manufacturing capabilities of cell spheroid generation technologies and future development. Biotechnol Bioeng. 2021 Feb;118(2):542–554. https://doi.org/10.1002/bit.27620Liu D, Chen S, Win Naing M. A review of manufacturing capabilities of cell spheroid generation technologies and future development. Biotechnol Bioeng. 2021 Feb;118(2):542–554. https://doi.org/10.1002/bit.27620Kelm JM, Timmins NE, Brown CJ, Fussenegger M, Nielsen LK. Method for generation of homogeneous multicellular tumor spheroids applicable to a wide variety of cell types. Biotechnol Bioeng. 2003 Jul 20;83(2):173–180. https://doi.org/10.1002/bit.10655Kelm JM, Timmins NE, Brown CJ, Fussenegger M, Nielsen LK. Method for generation of homogeneous multicellular tumor spheroids applicable to a wide variety of cell types. Biotechnol Bioeng. 2003 Jul 20;83(2):173–180. https://doi.org/10.1002/bit.10655Ivascu A, Kubbies M. Diversity of cell-mediated adhesions in breast cancer spheroids. Int J Oncol. 2007 Dec;31(6):1403–1413. https://doi.org/10.3892/ijo.31.6.1403Ivascu A, Kubbies M. Diversity of cell-mediated adhesions in breast cancer spheroids. Int J Oncol. 2007 Dec;31(6):1403–1413. https://doi.org/10.3892/ijo.31.6.1403Leung BM, Lesher-Perez SC, Matsuoka T, Moraes C, Takayama S. Media additives to promote spheroid circularity and compactness in hanging drop platform. Biomater Sci. 2015 Feb;3(2):336–344. https://doi.org/10.1039/c4bm00319eLeung BM, Lesher-Perez SC, Matsuoka T, Moraes C, Takayama S. Media additives to promote spheroid circularity and compactness in hanging drop platform. Biomater Sci. 2015 Feb;3(2):336–344. https://doi.org/10.1039/c4bm00319eHuang H, Wright S, Zhang J, Brekken RA. Getting a grip on adhesion: Cadherin switching and collagen signaling. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2019 Nov;1866(11):118472. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2019.04.002Huang H, Wright S, Zhang J, Brekken RA. Getting a grip on adhesion: Cadherin switching and collagen signaling. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2019 Nov;1866(11):118472. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2019.04.002Шамова Т. В., Ситковская А. О., Росторгуев Э. Е., Кузнецова Н. С., Кавицкий С. Э. Получение первичных клеточных линий глиальных опухолей. Пермский медицинский журнал. 2020;37(5):79–89. https://doi.org/10.17816/pmj37579-89Shamova TV, Sitkovskaya AO, Rostorguev EE, Kuznetsova NS, Kavitskiy SE. Preparation of Primary Glial Tumor Cell Lines. Perm Medical Journal. 2020;37(5):79–89. https://doi.org/10.17816/pmj37579-89Dalir Abdolahinia E, Jafari B, Parvizpour S, Barar J, Nadri S, Omidi Y. Role of cellulose family in fibril organization of collagen for forming 3D cancer spheroids: In vitro and in silico approach. Bioimpacts. 2021;11(2):111–117. https://doi.org/10.34172/bi.2021.18Dalir Abdolahinia E, Jafari B, Parvizpour S, Barar J, Nadri S, Omidi Y. Role of cellulose family in fibril organization of collagen for forming 3D cancer spheroids: In vitro and in silico approach. Bioimpacts. 2021;11(2):111–117. https://doi.org/10.34172/bi.2021.18Oliveira MB, Neto AI, Correia CR, Rial-Hermida MI, Alvarez-Lorenzo C, Mano JF. Superhydrophobic chips for cell spheroids high-throughput generation and drug screening. ACS Appl Mater Interfaces. 2014 Jun 25;6(12):9488–9495. https://doi.org/10.1021/am5018607Oliveira MB, Neto AI, Correia CR, Rial-Hermida MI, Alvarez-Lorenzo C, Mano JF. Superhydrophobic chips for cell spheroids high-throughput generation and drug screening. ACS Appl Mater Interfaces. 2014 Jun 25;6(12):9488–9495. https://doi.org/10.1021/am5018607Fu JJ, Lv XH, Wang LX, He X, Li Y, Yu L, et al. Cutting and Bonding Parafilm® to Fast Prototyping Flexible Hanging Drop Chips for 3D Spheroid Cultures. Cell Mol Bioeng. 2021 Apr;14(2):187–199. https://doi.org/10.1007/s12195-020-00660-xFu JJ, Lv XH, Wang LX, He X, Li Y, Yu L, et al. Cutting and Bonding Parafilm® to Fast Prototyping Flexible Hanging Drop Chips for 3D Spheroid Cultures. Cell Mol Bioeng. 2021 Apr;14(2):187–199. https://doi.org/10.1007/s12195-020-00660-xKuo CT, Wang JY, Lin YF, Wo AM, Chen BPC, Lee H. Three-dimensional spheroid culture targeting versatile tissue bioassays using a PDMS-based hanging drop array. Sci Rep. 2017 Jun 29;7(1):4363. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04718-1Kuo CT, Wang JY, Lin YF, Wo AM, Chen BPC, Lee H. Three-dimensional spheroid culture targeting versatile tissue bioassays using a PDMS-based hanging drop array. Sci Rep. 2017 Jun 29;7(1):4363. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04718-1Нанушьян С. Р. Кремнийорганические материалы ускоренной вулканизации: история создания и развития направления. Химическая промышленность сегодня. 2015;(11):21–26.Nanushyan SR. Organosilicon Materials of Rapid Curing: History of Trend Development. Chemical Industry Journal Today. 2015;(11):21–26. (In Russ.).Филиппова С. Ю., Ситковская А. О., Ващенко Л. Н., Кечеджиева Э. Э., Дашкова И. Р., Аушева Т. В. и др. Применение покрытия из силикона для получения клеточных сфероидов методом висячей капли. Журнал медико-биологических исследований. 2022;10(1):44–51. https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z089Filippova SYu, Sitkovskaya AO, Vashchenko LN, Kechedzhieva EE, Dashkova IR, Ausheva TV, et al. Application of Silicone Coating for Obtaining Cell Spheroids Using the Hanging Drop Method. Journal of Medical and Biological Research. 2022;10(1):44–51. https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z089Ware MJ, Colbert K, Keshishian V, Ho J, Corr SJ, Curley SA, et al. Generation of Homogenous Three-Dimensional Pancreatic Cancer Cell Spheroids Using an Improved Hanging Drop Technique. Tissue Eng Part C Methods. 2016 Apr;22(4):312–321. https://doi.org/10.1089/ten.TEC.2015.0280Ware MJ, Colbert K, Keshishian V, Ho J, Corr SJ, Curley SA, et al. Generation of Homogenous Three-Dimensional Pancreatic Cancer Cell Spheroids Using an Improved Hanging Drop Technique. Tissue Eng Part C Methods. 2016 Apr;22(4):312–321. https://doi.org/10.1089/ten.TEC.2015.0280

The authors declare that there are no conflicts of interest present.