Heterogenous morphogenesis of Caco‐2 cells reveals that flow induces three‐dimensional growth and maturation at high initial seeding cell densities

播种 生物物理学 单层 细胞培养 球体 细胞生长 化学 细胞生物学 材料科学 生物 纳米技术 生物化学 农学 遗传学
作者
Aslı Aybike Doğan,Martin Dufva
出处
期刊:Biotechnology and Bioengineering [Wiley]
卷期号:120 (6): 1667-1677
标识
DOI:10.1002/bit.28362
摘要

Here, we introduce a customized hanging insert fitting a six-well plate to culture Caco-2 cells on hydrogel membranes under flow conditions. The cells are cultured in the apical channel-like chamber, which provides about 1.3 dyn/cm2 shear, while the basolateral chamber is mixed when the device is rocked. The device was tested by investigating the functional impact of the initial seeding density in combination with flow applied at confluency. The low seeding density cultures grew in two dimensional (2D) irrespective of the flow. Flow and higher seeding density resulted in a mixture of three dimensional (3D) structures and 2D layers. Static culture and high cell seeding density resulted in 2D layers. The flow increased the height and ZO-1 expression of cells in 2D layers, which correlated with an improved barrier function. Cultures with 3D structures had higher ZO-1 expression than 2D cultures, but this did not correlate with an increased barrier function. 2D monolayers in static and dynamic cultures had similar morphology and heterogeneity in the expression of Mucin-2 and Villin, while the 3D structures had generally higher expression of these markers. The result shows that the cell density and flow determine 3D growth and that the highest barrier function was obtained with low-density cultures and flow.
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