3D Assay Resource Center
Spheroid, organoid 등 3D 세포 모델은 실제 조직 환경에 가깝지만, 그 안에서 일어나는 생물학적 변화를 정확하게 측정하는 것은 여전히 도전적입니다.
프로메가는 이러한 3D 세포 모델에서 나타나는 생물학적 변화를 신뢰성 있게 평가할 수 있는 검증된 분석 솔루션을 제공합니다.
본 페이지는 assay 선택 가이드, application note, 학술 포스터, 웨비나, 연구 사례 등 관련 기술 자료와 학습 콘텐츠를 통합적으로 제공하여
연구자가 보다 효율적으로 분석 전략을 탐색하고 실험 설계 방향을 설정할 수 있도록 지원합니다.
3D Assay 개요
3D 세포 모델을 위한 검증된 분석법
3D 세포 모델은 세포가 입체적으로 성장하며 extracellular matrix(ECM)와 상호작용하고, 산소·영양분 농도 gradient에 따라 증식, 휴면, 괴사가 공존하는 이질적인 미세환경을 형성합니다. 이러한 특성은 종양을 포함한 실제 조직의 생리적 상태를 보다 가깝게 재현합니다.
그러나 세포 밀도가 높고 구조가 복잡한 3D 모델에서는 시약의 침투, lysis 효율, 신호 검출이 모두 영향을 받을 수 있어, 일반적인 cell-based assay를 그대로 적용하면 신호가 실제보다 낮게 측정될 수 있습니다.
지금 3D 세포 환경에 최적화된 프로메가 assay를 알아보고, 각 분석 목적별 핵심 고려사항과 솔루션을 확인해보세요
3D Assay 리서치 리소스
Assay 선택 가이드, 학술 포스터, application note 등을 통해 3D 세포 모델에 적합한 분석 전략과 실험 설계 사례를 검토해보세요.
연구 목적에 맞는 접근법을 탐색하고 실험 설계에 바로 활용할 수 있습니다.
eBook
Tools to monitor biology in 3D culture
본 가이드북은 3D 세포 배양 모델에 최적화된 접근 전략과 검증된 Promega assay solution을 통해 보다 신뢰도 높은 데이터를 확보하는 방법을 제시합니다.
In vitro 3D Spheroids and Microtissues: ATP-based Cell Viability and Toxicity Assays
본 NIH 가이던스는 3D organotypic model의 생리학적 유용성과 한계를 균형 있게 조명합니다. 아울러 intracellular ATP 기반 viability assay를 활용해 복잡한 3D 세포 모델에서 cell viability와 cytotoxicity를 신뢰성 있게 평가하는 전략을 제시합니다.
Real-Time Apoptosis and Necrosis Detection in 3D Spheroid Cell Models
3D spheroid에서도 apoptosis의 초기 단계부터 secondary necrosis까지 하나의 실험에서 연속적으로 모니터링할 수 있습니다. 포스터를 통해 두 가지 assay를 결합해 약물의 세포사 기전과 효능을 통합적으로 분석하는 검증된 워크플로우를 확인해보세요.
Determining LDH Cytotoxicity in 3D Microtissues with the GloMax® Discover System
본 자료는 소중한 3D spheroid 모델에서 세포 사멸 시 방출되는 LDH를 민감하게 검출하고, multiplexing을 통해 세포독성과 생존율을 하나의 워크플로우에서 정량하는 방법을 안내합니다.
Homogeneous Bioluminescent Immunoassay for hKi-67: A Simple and Robust Screening Tool for Antiproliferative Agents
Ki-67은 세포 증식을 평가하는 핵심 지표이지만, 3D spheroid에서는 항증식 효과를 신속하게 확인하기 어려운 경우가 많습니다. 본 포스터는 Lumit® hKi-67 Immunoassay로 2D·3D 세포 모델에서 항증식 활성을 빠르고 민감하게 검출하고, CellTox™ Green multiplexing으로 세포독성까지 동시에 확인하는 전략을 제시합니다.
Total RNA isolation from 3D microtissues or cells embedded in Matrigel®
본 자료는 ReliaPrep™ miRNA Cell and Tissue Miniprep System을 활용하여 Matrigel 배양 환경의 3D microtissue에서 Total RNA를 고효율로 추출하는 방법을 소개합니다.
Bioluminescent Metabolite Detection Assays for Studies of Liver Function
본 포스터는 monolayer 및 3D culture로 배양한 hepatocyte와 adipocyte 등 다양한 세포 유형에 적용 가능한 metabolite assay를 소개합니다. NAFLD 및 NASH 연구에서 조직 유사 환경의 에너지 대사 변화를 신뢰도 높게 정량하는 방법을 알아보세요.
Analysis of diverse metabolic pathways using bioluminescent cell-based assays
ATP, TCA cycle intermediate, 아미노산 및 지질 대사 산물까지, 다양한 대사 경로를 하나의 샘플에서 분석할 수 있을까요? 본 포스터는 2D뿐 아니라 3D 세포 모델에서도 dehydrogenase activity와 대사 변화를 민감하게 검출하는 방법을 소개합니다. 종양 및 면역 세포의 대사 취약성을 정밀하게 규명할 수 있는 발광 기반 assay를 확인해보세요.
What 32,000 3D Spheroids Revealed About Culture Conditions
본 글은 Scientific Report에 발표된 연구를 바탕으로, 배지 조성, 산소 농도, serum 농도, 초기 seeding density 등 실험 변수가 spheroid의 형태, 생존력, 구조에 미치는 영향을 분석합니다. 대규모 spheroid 이미지 자동화 분석과 단일세포 전사체 분석(scRNA-seq)을 통합한 접근으로 3D spheroid 모델의 재현성과 신뢰성을 높이는 전략을 체계적으로 제시합니다.
Cell Health and Metabolism
다양한 환경 조건에서 cell health와 metabolism 변화를 정확하게 측정하기 위해서는 실험 목적에 따른 assay를 선택해야 합니다. Cell viability, cytotoxicity, apoptosis, metabolism, inflammation 등을 확인할 수 있는 다양한 바이오마커와 이를 측정하기 위한 assay를 확인해보세요.
P450-Glo™ CYP3A4 Assay on 3D microtissues
본 자료는 P450-Glo™ CYP3A4 Assay with Luciferin-IPA를 활용하여 human liver microtissue에서 약물 대사에 관여하는 cytochrome P450 (CYP) 효소의 활성을 정량하고, 동시에 CellTiter-Glo® 3D Cell Viability Assay를 통해 세포 생존력을 평가하는 방법에 대해 소개합니다.
CellTiter-Glo® 3D: Luminescent Cell Health Assays for Tumor Spheroid Evaluation
CellTiter-Glo® 3D Assay는 3D 세포 모델에서 ATP를 정량해 세포 생존력을 정확히 평가하는 assay입니다. 또한, Promega의 발광 기반 assay는 Caspase, GSH/GSSG 및 NAD(P)/NAD(P)H 등의 지표를 함께 측정해 세포의 대사 상태와 에너지 균형까지 평가할 수 있습니다. 본 포스터는 3D microtissue에서 cell health와 metabolic profile을 통합적으로 분석할 수 있는 확장성을 소개합니다
Reproducible Drug Screening Assays Using Single Organoids
Cell Microsystems의 CellRaft® Technology와 Promega의 Cell Health Assay 패널을 결합해, 3D 오가노이드 기반 약물 스크리닝에서 재현성 있고 확장 가능한 workflow를 구현하는 방법을 실험 데이터와 함께 소개합니다.
• Case Study #1. 오가노이드 크기가 약물 스크리닝 분석에 미치는 영향
• Case Study #2. 약물 스크리닝을 위한 iPSC 유래 오가노이드 모델 구축
A three-dimensional human adipocyte model of fatty acid-induced obesity
MicroRNA Analysis Paired with a Novel Live Cell Viability Assay: A Complete Epigenetic Workflow in Human Cancer Cell Lines
3D Assay 기술 웨비나
Promega 웨비나를 통해 3D 세포 배양 모델의 핵심 개념부터 응용 연구 사례까지 살펴보고, 실험 설계와 데이터 해석을 위한 아이디어를 얻어보세요.
3D Cell Culture 모델에서 Biological Change를 모니터링하는 방법
3D 환경에서 일어나는 생물학적 변화, 어떻게 정량적으로 해석할 수 있을까요?
본 웨비나는 3D 환경에 최적화된 assay 전략과 실제 적용 사례를 통해 신뢰도 높은 모니터링 접근법을 소개합니다.
- 3D cell culture assay 선택 시 고려사항
- Cell Health, Metabolism, Expression Change 분석 기술
- Drug screening을 위한 application 소개
3D Cell Biology 웨비나 시리즈
본 시리즈에서는 3D 세포 분석의 기초부터 assay 선택 방법, 3D spheroid 구축 사례와 이를 활용한 신약 개발 방법까지 다룹니다. 원하는 주제를 선택하여 자세한 정보를 알아보세요.
- In vitro 연구를 위한 생리학적 3D 세포 배양 모델 구축 전략
- Ask the Experts: 3D 세포 배양과 분석 방법
- 3D Liver Spheroid 개발과 대사 연구 도구
- 3D 세포 모델에서 약물에 의해 유도된 간 손상을 Transcriptomics로 연구하는 접근법
자주 묻는 질문
3D Cell Culture 기초
3D 세포 배양은 세포를 입체적인 구조로 배양하는 방법으로, scaffold 또는 scaffold-free 세포 배양, organoid, microfluidic organ-on-a-chip 모델 등이 포함됩니다. 우리 몸속 세포는 단층(monolayer)으로 존재하지 않고, 세포외기질과 다른 세포 종류가 함께 구성된 복잡한 3D 구조 속에 존재합니다. 3D 배양은 세포-세포 및 세포-기질 간 상호작용, 산소·영양소 농도 기울기, 유전자 발현 패턴, 약물 반응성 측면에서 in vivo 조직 환경을 훨씬 더 잘 모방합니다.
Spheroid는 세포를 scaffold 없이 ultra-low attachment 조건이나 hanging drop 방식 등으로 응집시켜 형성하는 3D 구조체입니다. 단일 cell line뿐 아니라 primary cell 또는 여러 세포의 co-culture로도 구성될 수 있으며, 종양 모델 및 독성 평가에 널리 활용됩니다.Organoid는 stem cell 또는 iPSC로부터 분화·자가 조립된 3D 구조체로, ECM 기반 hydrogel 환경에서 배양되며 실제 장기의 세포 이질성(heterogeneity)과 기능적 특성을 더 잘 재현합니다. 따라서 기관 특이적 기능 연구나 환자 유래 질병 모델링에 적합합니다.
Promega는 두 모델 모두에서 검증된 3D assay를 제공합니다.
보다 자세한 차이는 infographic으로 확인해보세요.
3D 세포 배양은 연구 목적과 모델의 복잡성에 따라 여러 접근법으로 구현할 수 있습니다. 대표적인 방법은 다음과 같습니다.
1. Ultra-low attachment(ULA) plate 기반 배양: Ultra-Low Attachment plate에서는 세포가 비접착 표면에서 자연스럽게 응집하여 spheroid 형태의 3D 조직을 형성합니다. 비교적 재현성이 높고, plate 기반 drug screening 및 cytotoxicity 평가 등 high-throughput screening에 적합합니다.
2. Hanging drop 방식: Hanging drop 방식은 세포 현탁액을 작은 droplet으로 만든 후 거꾸로 매달아 중력과 표면장력으로 세포가 모여 spheroid를 형성하도록 하는 3D 배양 기법입니다. Scaffold 없이 간편하게 microtissue를 형성할 수 있어 세포 증식을 평가하거나 서로 다른 cell line 간 co-culture 모델을 구축하는 등에 활용할 수 있습니다.
3. Scaffold 기반 3D 세포 배양: Hydrogel 또는 scaffold 기반 3D 배양에서는 세포가 ECM 유사 구조 속에서 3차원적으로 성장하고 분화할 수 있도록 환경을 제공합니다. 이 방법은 생체(in vivo)와 유사한 미세환경을 재현할 수 있어 조직 특성 및 분화 연구, 약물 반응 분석에 적합합니다.
4. Organoid 모델: Organoid는 줄기세포나 progenitor cell을 ECM 기반 matrix(예: Matrigel®) 안에서 배양하면서 세포가 자기조직화(self-organization)하여 장기 유사 구조와 기능을 형성하는 3D 세포 모델입니다. 이 방식은 다양한 세포 유형과 기능적 조직 특성을 재현할 수 있어 장기 기능 연구, 환자 유래 질병 모델링, 정밀의학 연구에 널리 활용됩니다.
5. Microfluidic Organ-on-a-Chip 모델: Microfluidic Organ-on-a-Chip 시스템은 3D 세포 군집을 미세유체(chip) 환경에서 배양하며 유체 흐름 및 물리적 자극 조건에 노출시켜 인체 조직의 생리학적 환경을 모사할 수 있게 합니다.
이를 통해 조직/장기 반응, 약물 스크리닝, ADME 연구 등에 활용할 수 있습니다.
2D assay를 그대로 사용하면 결과가 부정확할 수 있습니다. 3D 구조체는 크기와 밀도 때문에 시약 침투가 어렵고, ECM coating이 lysis 시약의 접근을 방해할 수 있습니다. 또한 spheroid 중심부는 괴사/휴지 세포와 외층의 증식 세포가 혼재하여 신호 해석이 복잡합니다. 3D 환경에 최적화된 assay를 사용하거나, shaking 시간과 incubation 시간을 늘리는 등 프로토콜 최적화가 필요합니다.
3D assay 및 실험 관련
2D 및 3D 세포 모두에 적용 가능한 cytotoxicity assay는 아래와 같습니다. 두 제품 모두 CellTiter-Glo® 3D 또는 RealTime-GloTM MT Cell Viability Assay와 같은 viability assay와 multiplexing하여 세포 생존율과 독성을 동시에 해석할 수 있습니다.
1. LDH-Glo™ Cytotoxicity Assay: LDH-Glo™ Cytotoxicity Assay는 세포 사멸 시 방출되는 LDH를 발광으로 측정하는 방식으로 배지를 이용하여 세포를 파괴하지 않고 cytotoxicity를 평가할 수 있습니다. 특히 소량(2~5µl)의 배지 샘플만으로도 측정 가능하여 동일 well에서 time-course 분석 및 multiplexing이 용이합니다.
2. CellTox™ Green Cytotoxicity Assay: CellTox™ Green Cytotoxicity Assay는 세포막이 손상될 때 유출되는 DNA를 형광으로 정량하는 시약으로 실시간 cytotoxicity 모니터링이 가능합니다.
기본적으로 발광(luminescence) 측정 기능이 있는 plate reader가 요구됩니다. GloMax® 시리즈는 Promega의 다양한 assay를 측정할 수 있도록 protocol을 제공하고 있으며, GloMax Experience 프로그램을 통해 무상으로 체험해보실 수 있습니다.
| GloMax® Discover | GloMax® Explorer | GloMax® Navigator | |
|---|---|---|---|
| Application | Research Use Only | Research Use Only | Research Use Only |
| Catalog Number | GM3000 | GM3500, GM3510 | GM2000, GM2010 |
| Luminescence | ✅ Yes | ✅ Yes | ✅ Yes |
| Fluorescence | ✅ Yes | ✅ Yes | ❌ No |
| BRET/FRET | ✅ Yes | Optional | ❌ No |
| Absorbance (Visible) | ✅ Yes | Preinstalled on GM3500 Optional for GM3510 |
❌ No |
| Absorbance (UV-Visible) | ✅ Yes | Optional | ❌ No |
| Detection Limit | 3 × 10−21 moles luciferase | 3 × 10−21 moles luciferase | 1.5 × 10−21 moles luciferase |
| Dynamic Range | 9 logs | ||
| Crosstalk | < 3 × 10−5 | ||
| Heating | Ambient to 45°C | Ambient to 45°C | ❌ No |
| Shaking | Linear or orbital | Linear or orbital | ❌ No |
| Automation Compatible | ✅ Yes | ✅ Yes | ❌ No |
| QC Test Plate Available | ✅ Yes; GM9000 | ✅ Yes; GM9000 | ✅ Yes; GM9000 |
| 21CFR, Part 11 Compliance | ✅ Yes | ✅ Yes | ✅ Yes |
| Injectors | Available Separately | Available Separately | Preinstalled on GM2010 Optional for GM2000 |
| Format(s) | 6 to 384-well plates | 6 to 384-well plates | 96-well plates |
| Detector | Head-on photon counting photomultiplier tube (PMT) | ||
CellTiter-Glo® 3D Assay는 3D microtissue, spheroid 및 organoid 모델에 최적화된 ATP 기반 viability assay입니다. 기존 CellTiter-Glo®와 동일한 luciferase 기반 ATP 측정 화학을 사용하지만, 3D 구조에서의 완전한 세포 용해를 위해 lytic chemistry가 강화되었다는 점이 가장 큰 차이입니다. 일반적인 2D용 assay를 3D 모델에 적용하면, 높은 세포 밀도와 구조적 복잡성으로 인해 시약 침투와 ATP 회수가 제한될 수 있으나 CellTiter-Glo® 3D Assay는 이러한 한계를 보완하도록 설계되었으며, 500µm 이상 spheroid에서 기존 CTG 대비 약 40% 더 높은 ATP 신호를 보입니다.
RealTime-Glo™ MT Assay는 직경 약 1,075 µm (약 1mm) 수준의 spheroid까지 측정이 확인되었습니다. Spheroid의 직경이 클수록 Signal/Background 값이 높아지는 경향을 보이며, 1,075 µm HEK293 cell Spheroid 에서도 충분히 유효한 신호가 확인되었습니다.
1st assay에서 Promega의 non-lytic assay 또는 media sampling assay로 사용하면 다양한 assay와 조합하여 하나의 샘플에서 여러 지표를 확인할 수 있습니다.
대표적인 예시로 non-lytic assay인 RealTime-Glo™ MT Cell Viability Assay는 아래와 같은 multiplex assay가 가능하며, 동일한 3D 샘플에서 viability와 cytotoxicity, NAD(P)/NAD(P)H 등을 분석할 수 있으며 downstream에서 DNA/RNA 추출까지 가능합니다.
Table 1. Assays that can be Multiplexed with the RealTime-Glo™ MT Cell Viability Assay.
| First Assay | Second Assay | Information Obtained by Multiplexing |
|---|---|---|
| RealTime-Glo™ MT Cell Viability Assay |
CellTox™ Green Cytotoxicity Assay | Cell viability and cytotoxicity (membrane integrity) |
| CytoTox-Fluor™ Cytotoxicity Assay | Cell viability and cytotoxicity (protease release) | |
| CellTiter-Glo® Luminescent Cell Viability Assay | Two independent markers of cell viability (reducing potential and ATP) | |
| NAD/NADH-Glo™ Assay | Cell viability and measurement of NAD+ and NADH | |
| NADP/NADPH-Glo™ Assay | Cell viability and measurement of NADP+ and NADPH | |
| Reporter assays | Cell viability and reporter gene activity | |
| RNA isolation | Cell viability and RNA analysis |
이외에도 다양한 assay 조합으로 활용 가능하오니, 필요하신 지표가 있으시다면 아래 연락처로 문의 바랍니다.
프로메가 학술 지원
문의 시간 : 평일 오전 9시 – 오후 5시
E-mail : techservicekr@promega.com
Tel : 1588-3718 (내선번호 2번)
