对如细胞球、类器官和器官芯片生物学等细胞模型进行 3D 成像和分析,以筛选癌症治疗
了解我们使用具有生物相关性的 3D 细胞模型,如可模拟肿瘤或器官体内环境的细胞球、类器官和器官芯片系统来促进癌症研究的高内涵成像系统和分析软件解决方案。
癌症涉及可使细胞不顾正常限制而生长和分裂,从而侵袭和破坏相邻组织,并最终转移至身体远端部位的改变。癌症研究人员需要工具,使他们能够更容易地研究复杂的、通常不太了解的癌细胞与其环境之间的相互作用,并确定治疗干预点。

将前列腺癌细胞种植在细胞孔板中,用 100nM 抗癌药物 paclitaxel 进行处理,并对细胞进行时间序列成像。用 caspase-3/7(绿色,细胞凋亡标记物)和 ethidium homodimer-1(红色,细胞坏死标记物)对细胞进行染色,每 30 分钟成像一次,持续 72 小时。
用于在高通量筛选环境中分析 3D 癌细胞球的工作流程
细胞球可在 96 或 384 孔板中培养、使用化合物处理并用可揭示工作中的细胞过程和通路的染料进行染色。在某些情况下,无需洗涤即可对细胞球进行成像;如有需要也可对其进行固定。
使用各种成像、细胞筛选和微孔板读板机系统简化您的肿瘤学工作流程。
工作流程说明了用于分析细胞球的简化流程,并强调了可帮助您简化研究并提高通量的系统。
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培养细胞球 – 可直接使用一块超低黏附 (ULA) 圆底板,或其他实验室培养耗材直接培养癌症细胞,以培养常规形态的细胞球。其他实验室培养耗材让人能够在单个孔中培养多个细胞球。
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使用化合物处理 – 细胞球形成后,将所需浓度的化合物添加到孔中,随后孵育一天至几天,具体取决于所研究的机制。
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标记物染色 – 化合物处理完成后,直接向培养基添加染料。可以使用无需洗涤的染色剂,以免干扰细胞球,但在必要时,可以使用自动化技术小心洗涤细胞球。
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采集细胞球图像 – 可使用专门的成像设备单独或以 Z 堆栈形式(在不同深度采集多张图像)捕获细胞球球体内的图像。
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分析癌症细胞 – 使用细胞成像分析软件运行细胞图像定量分析,以监测不同标记物的表达并定量生物学读数。
通过对肿瘤细胞球的高通量共聚焦成像筛选癌症治疗方案
近年来,在开发肿瘤细胞体外聚集以用作体内组织环境的模型方面已经取得了显著进展。当接种至超低黏附圆底微孔板的一个孔中时,这些聚集体会形成一个离散的细胞球。细胞球被认为可比常规二维 (2D) 细胞培养更有效地模拟肿瘤行为,因为它们与肿瘤非常相似,同时包含表面暴露和深埋的细胞、增殖和非增殖细胞,并包含具有一个充分氧化的细胞外层和缺氧中心。此类 3D 细胞球模型已成功用于筛选环境以鉴定潜在癌症治疗。
当开发可靠的细胞球检测面临若干挑战时,使用自动高通量、高内涵成像就成为了体内相关性更佳的候选化疗药物检测的一个重要步骤。
- 以 20x 放大倍率在一个视野中捕获整个细胞球
- 以 96 或 384 孔形式筛选具有生物相关性的 3D 细胞球
- 使用共聚焦成像精确检测细胞反应
- 通过仅保存 Z 平面图像的 2D 重构来节省存储空间
图 1. 迅速筛选微孔板中的 3D 细胞球
(1a) 96 孔板中经化合物处理且使用 10x Plan Fluor 物镜成像的 HCT116 细胞球的缩略图拼接。经 Hoechst 染色的胞核(蓝色)与 CellEvent Caspase 3/7 凋亡标记物(绿色)叠加。
(1b) 第 4 栏为未经处理的对照物,而 (1c) 第 5-7 栏中的 Caspase 3/7 反应明显,其中 A 排中的紫杉醇以 1:3 的比例从 1 µM 开始进行梯度稀释(3 次重复)。
(1d, 1e) 将 11 个 Z 平面合并为一张 2D 最大投影图像,并使用便捷的自定义模块对其进行分析。显示的是展示低度和高度凋亡的原始图像及其相应的分割标记(品蓝 = 胞核,粉色 = 凋亡细胞)。
(1f) 通过在与未经处理的细胞球对比的情况下将凋亡数量均一化并绘制于图表上,可观察到紫杉醇(绿色线)诱导凋亡所需浓度远低于丝裂霉素 C 或依托泊苷。
标准化至对照水平的凋亡细胞
视频: 针对癌症治疗的血管生成研究
血管生成是一个重要的研究领域,也是癌症治疗的一个重点。在此次访谈中,MIMETAS 的首席技术官 Bas Trietsch 博士为血管生成研究介绍了一项新的解决方案:OrganoPlate® Graft,一个体外细胞培养微孔板平台,可实现 3D 组织血管形成。
了解 Molecular Devices ImageXpress® Pico 自动细胞成像系统和 ImageXpress® Micro 共聚焦高内涵成像系统如何在构建于 OrganoPlate Graft 的 3D 组织模型的开发和分析中起到至关重要的作用。

癌细胞球 3D 成像技术的优势
癌细胞球远比标准 2D 细胞培养更有效地模拟肿瘤行为。此类 3D 细胞球模型已成功用于筛选环境以鉴定潜在癌症治疗。这些培养系统可用于多参数分析,从而定量不同生物现象、加速癌症药物开发。
关键获益包括:
- 3D 高内涵成像的开发标志着向更相关和更精确的检测迈进了一大步
- 3D 培养系统可迅速生成均一的人癌细胞球,其可以高通量形式使用以加速癌症药物开发
- 使用癌细胞共聚焦 3D 图像分析的研究已实现了许多生物现象的多参数特性鉴定
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3D 癌细胞球
癌症研究在过去几十年中取得的快速发展,细胞球(培养物中的细胞 3D 聚集体)随之出现,它是一种有价值的研究工具,与传统 2D 细胞培养物相比可提供更多的生理相关性。
了解如何使用我们应用说明中介绍的方法分析使用各种癌症细胞类型形成的细胞球:
血管生成
血管生成是血管形成和癌症进展方面的一个重要因素。体外管形成检测是一种已确立的评估血管生成的方法。近期新开发的方法(如器官芯片模型或使用斑马鱼作为一个模型系统的体内方法)为血管生成研究提供了不同见解。但重点问题是,扩大这些检测用于筛选,使图像采集和分析面临重大挑战。
了解我们的 ImageXpress 高内涵成像系统和 MetaXpress 软件如何提供一个简化的工作流程以供使用斑马鱼、管形成检测和器官芯片等模型评估血管生成。
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自噬,DNA 损伤
抗癌疗法的发现和评估包括细胞模型的开发、新型药物的筛选,以及对相关作用机制的了解。可使用自动细胞成像有效分析 DNA 损伤和自噬(一个在细胞应激的刺激下降解和回收受损蛋白和细胞器的受调控过程)等过程对细胞的作用。
了解自动细胞成像如何为分析抗癌化合物对细胞的作用提供一个有效方法。
细胞迁移
细胞迁移的广义定义为细胞从一个位置移动到另一个位置。它是胚胎发育、创伤愈合和免疫学反应等许多生物事件所需的一个必不可少的过程。肿瘤细胞对周围组织的侵入及其转移是可使用体外细胞迁移方法研究的癌症领域。
了解如何随着时间的推移测定细胞迁移并进行实时分析。
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活细胞成像
活细胞成像是通过显微观察研究活细胞的细胞结构和功能。它可以实时显示和定量细胞的动态变化过程。
活细胞成像包含各种生物应用,从长期动力学检测,到对活细胞进行荧光标记。
了解如何使用我们应用说明中介绍的方法分析细胞过程
发光方法
癌症研究通常利用发光方法来测定参数,例如由药物治疗刺激的细胞活性,以及因细胞信号转导通路刺激而发生的生物分子相互作用。
在此,我们描述了 SpectraMax® iD5 多功能微孔板读板机如何为发光检测产生理想结果。查看您如何能够:
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类器官技术/器官芯片
通过在一种支持性 3D 基质中共培养细胞并使用微流控通道在形成的细胞结构中灌注营养素或化合物,类器官技术(如器官芯片)可模拟器官生理学。它正作为新药和毒性的一个生物学相关筛选模型而迅速普及。
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细胞活性化学发光检测法提供灵敏度和简单的工作流程,可用于监测各种实验条件的影响。
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