フーリエ変換赤外(FTIR)顕微分光法を用いた三次元(3D)と二次元(2D)の細胞培養におけるメラノーマ(SK-MEL-2)細胞の増殖の評価

Evaluation of Melanoma (SK-MEL-2) Cell Growth between Three-Dimensional (3D) and Two-Dimensional (2D) Cell Cultures with Fourier Transform Infrared (FTIR) Microspectroscopy.

• Tarapong Srisongkram
• Natthida Weerapreeyakul
• Kanjana Thumanu

抄録

フーリエ変換赤外（FTIR）顕微分光法を用いて、2次元（2D）対3次元（3D）スフェロイド培養系におけるヒトメラノーマ細胞（SK-MEL-2）の増殖を評価した。FTIRマイクロスペクトロスコピーは、多変量解析と相まって、異なる細胞密度から調製されたスフェロイド形態の変動をモニターするために使用することができた。2次元細胞の吸光度バンドの特徴的なシフトは、3次元スフェロイドの細胞のスペクトルとは異なっていた。FTIR顕微分光法は、3Dスフェロイドの蛍光細胞染色と同様に細胞死をモニターするためにも使用することができる。タンパク質の二次構造の変化が、3Dスフェロイド対2D培養系からの細胞で観察された。FTIR顕微分光法は、蛍光細胞死染色では検出できないスフェロイド内部の生体成分の特異的な変化を検出することができる。3Dスフェロイドからの細胞では、それぞれの脂質、DNA、およびRNA領域の含有量は、スフェロイドのサイズと壊死性細胞死の中心領域に直接比例する特定のマーカーを表し、教師なしPCAと階層的クラスタ分析を使用して確認することができます。FTIR顕微分光法は、スフェロイド細胞培養の識別や、通常の生化学的手法の検証のための代替ツールとして使用することができます。

Fourier transform infrared (FTIR) microspectroscopy was used to evaluate the growth of human melanoma cells (SK-MEL-2) in two-dimensional (2D) versus three-dimensional (3D) spheroid culture systems. FTIR microspectroscopy, coupled with multivariate analysis, could be used to monitor the variability of spheroid morphologies prepared from different cell densities. The characteristic shift in absorbance bands of the 2D cells were different from the spectra of cells from 3D spheroids. FTIR microspectroscopy can also be used to monitor cell death similar to fluorescence cell staining in 3D spheroids. A change in the secondary structure of protein was observed in cells from the 3D spheroid versus the 2D culture system. FTIR microspectroscopy can detect specific alterations in the biological components inside the spheroid, which cannot be detected using fluorescence cell death staining. In the cells from 3D spheroids, the respective lipid, DNA, and RNA region content represent specific markers directly proportional to the spheroid size and central area of necrotic cell death, which can be confirmed using unsupervised PCA and hierarchical cluster analysis. FTIR microspectroscopy could be used as an alternative tool for spheroid cell culture discrimination, and validation of the usual biochemical technique.