ISSN 2410-7751 (Print)
ISSN 2410-776X (Online)
License CC-BY.

Biotechnologia Acta Т. 19, No. 4, 2026
P. 5-18 , Bibliography 56 , Engl.
UDC 577.3:602.9:57.085.23  
doi:  https://doi.org/10.15407biotech19.04.005

Full text: (PDF, in English)

ТРИВИМІРНІ КУЛЬТУРИ КЛІТИН В БІОТЕХНОЛОГІЇ:СУЧАСНИЙ ПОГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ

О.П. ТРОХИМЕНКО ¹ (https://orcid.org/0000-0002-4342-5688)
Ю.П. МИСЬКО ² (https://orcid.org/0009-0000-1802-8018)
С.О. СОЛОВЙОВ ¹, 2 (https://orcid.org/0000-0003-2681-7417)
З.І. РОССОХА ¹ (https://orcid.org/0000-0002-4767-7364)
М.П. СМЕТЮХ ^{1, 2} (https://orcid.org/0000-0002-3817-6162)
В.В. ТРОХИМЧУК ¹ (https://orcid.org/0000-0001-9994-8931)
Н.В. ПРИПУТА ¹ (https://orcid.org/0009-0003-7334-9879)
М.В. РИМАР ¹ (https://orcid.org/0009-0004-4191-9889)
Т.О. ЛЕСЕЙКО ¹ (https://orcid.org/0009-0003-4633-6562)

¹ Національний університет охорони здоров'я України імені П. Л. Шупика, Київ, Україна
² Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна

Мета. Систематизувати та критично проаналізувати сучасні платформи тривимірних (3D) клітинних культур — сфероїди, органоїди, біодруковані конструкти та органи-на-чіпі — й оцінити їхній потенціал як фізіологічно релевантних альтернатив двовимірним (2D) моношаровим системам у біомедичних дослідженнях і доклінічній оцінці лікарських засобів.

Матеріали й методи. Проведено огляд сучасної наукової літератури, що охоплює основні категорії технологій 3D-культур клітин, їхні біологічні та інженерні принципи, методи культивування, склад позаклітинного матриксу (ПКМ) та наявні платформи стандартизації. Здійснено порівняльний аналіз властивостей 2D- і 3D-культур, а також оцінку ключових аналітичних
підходів — імунолейблінгу Ki-67, включення BrdU/EdU, метаболічних аналізів і конфокальної мікроскопії — адаптованих до тривимірних структур.

Результати. Тривимірні клітинні культури суттєво перевершують 2D-моношарі у відтворенні міжклітинних взаємодій, контакту з ПКМ, дифузійних градієнтів і тканиноспецифічної просторової організації. Кожна з основних платформ демонструє специфічну застосовність: MCTS відтворюють зональну архітектуру солідних пухлин для онкологічних і фармакологічних досліджень; органоїди забезпечують тканиноспецифічну самоорганізацію для моделювання захворювань і персоналізованої медицини; біодрук уможливлює точне просторове нанесення клітин і скаффолдів; органи-на-чіпі інтегрують мікрофлюїдну перфузію для динамічного моделювання фізіологічних бар'єрних функцій.

Висновки. Системи тривимірних клітинних культур є науково обґрунтованою та етично виваженою альтернативою тваринним моделям, що сприяє реалізації принципів 3R в експериментальній біомедицині. Водночас їхнє широке трансляційне застосування обмежується недостатньою стандартизацією, низькою відтворюваністю, високою вартістю та відсутністю функціональної васкуляризації; подолання цих бар'єрів потребує гармонізації валідованих протоколів та інтеграції з високопродуктивними аналітичними платформами.

Ключові слова: тривимірні клітинні культури, сфероїди, органоїди, органи-на-чіпі, біодрук, позаклітинний матрикс, біочорнила, онкологія, фармакологія, регенеративна медицина.

© Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, 2026