适用于 3D 细胞培养应用和检测的细胞成像和分析
开发适用于化合物筛选且更复杂、更具生物相关性和预测性的细胞测定法是药物发现领域的主要挑战。三维 (3D) 检测模型的综合性应用越来越普遍,从而推动了转化生物学的发展。复杂性更高的细胞模型已获得了普及,因为它们对体内环境的模仿性更强,对药物治疗的反应更佳。具体而言,3D 细胞培养物具有严密概括人体组织各个方面的优势,这些方面包括结构、细胞组织、细胞间和细胞基质间的相互作用以及更具生理相关性的扩散特性。利用 3D 细胞测定法可增加研究和筛选活动的价值,跨越 2D 细胞培养物与整个动物模型之间的转化差距。通过复制体内环境的重要参数,3D 模型可提供有关干细胞行为以及体外组织发展的独到见解。
3D 细胞成像和分析工作流程
虽然使用 3D 细胞培养进行定量测定开发已成为了解复杂生物学极富吸引力的研究工具, 但极具挑战性的 3D 细胞图像采集和分析方法阻碍了3D在筛选领域的普及。用于进行显微成像检测和分析的高内涵和高通量工具可提供用于评估这种复杂生物学的创新和自动化工具。培育 3D 细胞培养物或将其转移至一块成像微孔板后,可用化合物处理细胞,并用所选的标记物对其进行染色。对于采集操作,ImageXpress 自动成像系统以及我们的细胞成像和分析软件可在单个集成界面中筛选和分析这些模型,以显著缩短得到结果所需的时间。
用于典型 3D 细胞培养物检测的步骤:
3D 细胞成像和分析技术
我们的成像技术不断发展,以使更具生理相关性的模型更易于使用。进一步了解我们的技术如何协助将 3D 细胞培养从小规模分析扩大到高通量筛选。
采集 3D 检测图像
近几年,已在自动化显微成像检测和分析方面取得了重大进展,从而可提供适用于药物发现和环境毒性应用的更具预测性和生理相关性的检测。使用更复杂的检测和 3D 模型要求具有较高的分辨率来获取可发表级别质量的图像和数据。
共聚焦成像通过减少离焦光来提供高信噪比,以获得更清晰的图像,从而产生更多细胞细节,即使在一个厚样品中亦可如此。观看视频以了解关于如何使用 ImageXpress Micro 共聚焦高内涵成像分析系统采集 3D 图像的高通量技术。

分析 3D 应用的图像
即使你的样品是 3D 样品,也可能会生成不同类型的图像集。可能一个平面就已足够,也可能获得多个平面。在获得多个平面的情况下,能够单独分析它们或将它们结合成一个 2D 投影后再分析它们可能会有帮助。最后,分析完整的整体 3D 图像可能就是实验的目标。观看视频以了解更多有关使用 MetaXpress 软件分析来自多个 z 平面(作为一个 3D 体)的图像的技术。
3D 细胞模型的优势
三维 (3D) 细胞模型的主要优势包括生理相关性,并且能够近距离地表现组织微环境、细胞间相互作用以及体内发生的生物过程。现在,你可以通过结合高内涵成像 (HCI) 系统与 ImageXpress 等细胞成像设备的技术来生成更具预测性的数据。通过将高内涵成像采集和 MetaXpress® 软件等分析软件与 3D 分析模块相集成,可将其用于 3D 结构的进一步分析、显示和评估。并使您能够在不影响通量或数据质量的情况下满足 3D 采集和分析的挑战性需求,让您对研究发现充满信心。
了解更多有关 3D 细胞模型应用和检测的信息:
-
胞外基质中的细胞
在三维空间中培养细胞的一种常用方法就是使用基于胞外基质的水凝胶,如基质胶。在胞外基质 (ECM) 中培养细胞以模拟体内环境。基质胶与 2D 细胞培养物之间的区别可通过它们不同的细胞形态、细胞极性和/或基因表达轻松发现。水凝胶也能够进行细胞迁移和 3D 结构形成方面的研究,如血管生成研究中的内皮细胞管形成。
器官芯片
目前比较普及的方法是,通过在支持性 3D 基质中共培养细胞并使用微流控通道在培养所得的细胞结构上灌注营养物或化合物来模拟器官生理机能,以作为针对新药物或毒性的生物学相关筛选模型。ImageXpress 系统可提供适用于 2D 或 3D 应用的完整解决方案,并兼容许多不同类型的玻片和板型。
-
类器官与细胞球
术语细胞球与类器官通常可互换使用。两种细胞模型都是 3D 多细胞结构,相比其 2D 细胞样本,它们可更好地模拟体内环境。类器官通常包含细胞的共培养物,它们显示出更高阶的自组装,从而可更好地表现复杂的体内细胞应答以及相互作用。相比之下,细胞球的 3D 结构要简单得多,这使得它们具有较高的可重复性和可缩放性。从功能上来说,两种模型都可作为用于捕获更具生理相关性的数据的较好体外模型。
细胞球
细胞球是多细胞 3D 球体,可模拟体内细胞应答和相互作用。它们具有高度可重复并迎合高内涵筛选的能力。与2D 单层生长的贴壁细胞相比, 3D 生长条件被认为可以更真实地反映癌细胞生长的生理环境。从这些较大的结构中采集测定值涉及到采集细胞球球体内不同深度(z 平面)的图像并对其进行 3D 分析或在分析前将其整合为单张 2D 堆叠图像。
-
干细胞
干细胞是类原代细胞的主要来源之一, 其可以用于特定细胞类型和 3D 组织中的靶向应答的检测, 以及长期研究的细胞模型。由于复杂生物分析和 3D 诱导多能干细胞 (iPSC) 来源的细胞模型能够更好地反映组织生物学和细胞之间的相互作用, 从而使它们在众多药物毒性和药物筛选实验方面受到更多的关注。
整体生物
整体生物与人类生物学的相关性更强,并可用于细胞培养中研究整个交互式系统,如线虫、果蝇幼虫或斑马鱼胚胎。由于其成本、通量和可减少伦理问题的能力,基于斑马鱼的筛选作为哺乳动物筛选的替代选择而备受亲睐。我们的斑马鱼研究使用 ImageXpress Micro 系统和 MetaXpress 软件设置和运行自动化成像筛选以监测血管生成的抑制, 定量基因敲除, 并测量耳蜗和神经毒性。
3D 细胞成像和分析工作流程
3D 细胞培养实验步骤的工作流程依赖于所培养的细胞模型的类型。此处所述的 3D 细胞成像和分析工作流程是 96 或 384 孔平底或圆底微孔板中 3D 细胞球的一个一般示例。每个步骤都分解介绍了从细胞培养到图像分析的过程,并且强调了进行细胞培养实验步骤所需的仪器和工具,包括一个自动化高内涵成像系统以及细胞成像和分析软件。

培养细胞球
可以在一个 ULA 圆底板中直接培养 3D 细胞,以获得典型球形形状的细胞球。在转移至成像微孔板之前,也可以在皮氏培养皿、烧瓶或其他微孔板等替代实验室器具中培养细胞。

96 或 384 孔板
大多数用于高内涵和高通量筛选的 3D 细胞培养物都使用 96 或 384 孔微孔板培养。ULA 和 U 形/圆底微孔板可使球形形状形成细胞球,或者也可使用水凝胶模拟胞外基质 (ECM),以在平底微孔板中培养细胞球。针对 ImageXpress® Micro 共聚焦高内涵成像系统的优化后细胞球细胞培养实验步骤可使用 ULA 以及 U 形底 96 孔和 384 孔板和可减少检测时间和最大限度降低可变性的一步式染色流程。
购买试剂?
查看我们的
EarlyTox 细胞活性检测试剂盒


使用化合物处理
细胞球形成后,将化合物添加到孔中,随后孵育一天至几天(具体取决于所研究的机制)。一般来说,用于研究细胞凋亡的孵育持续时间较短,而用于多参数细胞毒性研究的孵育持续时间较长。对于需要较长持续时间的药物处理,要在孵育期间定期加入化合物。化合物浓度和孵育期取决于所需的实验步骤。

标记物染色
化合物处理完成后,直接向培养基添加染色剂。可以使用无需冲洗的染色剂,以免干扰细胞球,但在必要时,可以使用自动化技术小心冲洗细胞球。

试剂盒
简单易用、可靠的检测试剂盒,适用于生命科学研究、药物的探索与发现以及生物学测定。我们的检测试剂盒已经过优化,可用于我们的仪器。在药物发现中更早地筛选更多化合物并实现对测试化合物针对细胞活性、细胞增殖和自然发生的完整浓度-反应特性的特征描述。
商店分析试剂盒
高内涵成像系统
ImageXpress Micro 共聚焦高内涵成像分析系统是一个独特的共聚焦成像解决方案,一周可实现超过一百万个孔的成像。MetaXpress 软件能够采集 3D z-协议栈。可单独保存 z 平面图像,或使用数字算法将其合并成单张 2D 投影图像。
查看产品
采集 3D 细胞图像
可单独捕获细胞球球体内的图像,或使用专门成像设备将其捕获为 z 协议栈(在不同深度处所获得的多张图像)。

分析 3D 细胞图像
使用细胞成像分析软件运行细胞图像定量分析,以评估和监测细胞针对不同标记物的表达情况并定量生物学读数。

高内涵成像软件
MetaXpress 高内涵图像采集和分析软件是一个多层次分析工具,适用于众多已针对 ImageXpress Micro 共聚焦系统优化的 2D 和 3D 应用。用于 3D 细胞模型的整合采集和分析应用模块可通过测量体积、强度和距离来简化 3D 结构的高通量定量。
查看产品
3D 细胞资源
报告内容
Functional and mechanistic neurotoxicity profiling using human iPSC-derived neural 3D cultures
使用人源 iPSC 衍生的神经 3D 培养物进行功能性和机械神经毒性研究
在人源 iPSC 衍生的神经和心脏平台方面有专业知识;专注于使平台适应 HTS 并找到可供随时检测的解决方案来加速药物发现;神经系统平台:mocroBra…
科学海报
Novel Imaging and Analysis of Zebrafish for High Throughput Screening
适用于高通量筛选的斑马鱼新型成像和分析
探索用于进行高通量筛选的新型斑马鱼成像和分析,在该筛选中,其中斑马鱼是用于开发与疾病相关的检测以进行药物发现的一个有吸引力的模型系统。
应用说明
Measuring mitochondrial shape and distribution using the ImageXpress Micro High-Content Imaging System
使用 ImageXpress Micro 高内涵成像系统测量线粒体形状和分布
使用高内涵成像检测可在没有洗涤步骤的情况下,对在微孔板中培养和处理的细胞进活态成像,以实时研究最自然的状态下的细胞,但…
应用说明
High-content assay for morphological characterization of 3D neuronal networks in a microfluidic platform
高内涵成像系统应用于微流控平台的 3D 神经元网络的形态特性鉴定
建立生理相关的体外模型对于进一步了解神经疾病的机制和靶向药物开发至关重要。而 iPSC 源性…
应用说明
Automating the generation and analysis of 3D cell cultures in Matrigel®
自动生成和分析 Matrigel® 中的 3D 细胞培养物
研究人员正在转向三维 (3D) 细胞培养,以提高其疾病模型的生物学相关性和药物研究的预测价值。这些 3D 模型…
应用说明
Multi-parameter imaging assay for measuring toxicity in a tumor model
适用于肿瘤模型中的毒性测量的多参数成像测定法
人们越来越关注使用三维 (3D) 细胞球来模拟癌症和组织生物学以加速转化研究。本研究的目的是开发…
应用说明
3D analysis and morphometric characterization of compound effects on cancer spheroid cultures
化合物对肿瘤细胞球培养物的影响的 3D 分析和形态学特征检测
使用半固体培养基(软琼脂或 Matrigel)中的细胞培养物进行的细胞转化/致瘤性检测已经在癌症研究中得到很好地运用 1,2,5。该检测需要…
应用说明
High-content 3D toxicity assay using iPSC-derived hepatocyte spheroids
使用 iPSC 源性肝细胞球进行高内涵 3D 毒性测定
人们越来越关注于探索使用三维 (3D) 细胞球来对发育性和组织生物学建模,其目标在于加快...方面的转化研究
应用说明
High-Throughput Confocal Imaging of Spheroids for Screening Cancer Therapeutics
细胞球的高通量共聚焦成像可用于筛选癌症治疗方法
近年来,在开发肿瘤细胞体外聚集以用作适用于体内组织环境的模型方面已经取得了显著进展。当种植于…
应用说明
3D Imaging of Cancer Cell Spheroids
癌细胞球体的 3D 成像
如果在适宜的三维 (3D) 基质上进行培养,许多肿瘤细胞系可以形成细胞球。人们认为这些细胞球比细胞更能真切地表现肿瘤生理学…
应用说明
High-throughput imaging assays using zebrafish, a model organism for human disease
使用斑马鱼(一种人类疾病的模型生物)进行高通量成像分析
近来,由于其成本、通量和可减少伦理争议的能力,斑马鱼模式筛选作为哺乳动物筛选的替代选择而备受亲睐。斑马鱼是一种有用的模型,可用于药物…
应用说明
High-content screening of neuronal toxicity using iPSC-derived human neurons
使用高内涵成像系统对 iPSC 诱导人类神经元分化过程中产生神经元毒性的鉴别和筛选
神经系统对许多化合物、环境因素和某些天然物质的毒性作用非常敏感。神经毒性可引起暂时或…
应用说明
Multiplexed high content hepatotoxicity assays using iPSC-derived hepatocytes
使用iPSC源性肝细胞进行的多种高内涵肝毒性测定
药物诱发的肝毒性是肝损伤和急性肝衰竭的一个重要原因。因此,针对安全性和有效性测试的高度预测性检测对于改善药物至关重要…
科学海报
High-Content Assay for Morphological Characterization of 3D Neuronal Networks in a Microfluidic Platform
适用于检测微流控平台中 3D 神经元网络的形态特征的高内涵测定法
缺乏生理学相关的神经系统体外模型在使用 3D 培养物开发适用于神经退行性疾病的检测法方面是一个重要限制条件…
视频和演示

使用高内涵成像的高通量 3D 采集的解决方案

3D 图像高内涵分析的解决方案

斑马鱼肌动蛋白可屏蔽 w FITC 血管掩膜

血管生成研究:高内涵成像系统可帮助解锁 3D 组织模型的所有潜能

使用高通量器官芯片平台的生理相关性组织模型