使用三维细胞模型在药物发现的好处

当研究人员探索更复杂和异构疾病的治疗策略需要更多生理上从来没有更大的相关模型。研究人员越来越多地寻求三维细胞培养,球状体,瀑样和microtissues桥2 d细胞培养和之间的差距在活的有机体内动物模型。

我们最近赶上Karin Boettcher博士助理产品经理PerkinElmer细胞成像和分析,讨论如何应用于3 d模型药物发现。卡琳强调这些模型对场的影响,并提供如何确保你的3 d细胞模型是一致的和可再生的。

劳拉·梅森(LM):什么是三维细胞培养和3 d模型如何被应用到药物发现领域?

卡琳种子(KB):细胞培养是不可或缺的技术生成大量的广泛的细胞在体外应用程序,如大规模筛选。经典,细胞用于微型板块,他们成长为附着层,或2 d细胞培养。在三维细胞培养,而不是成长为一层,细胞培养在一个三维形状凝胶矩阵,或球状体的形式或瀑样。三维文化可以作为模型系统在多种应用程序在药物发现工作流程,包括目标识别和验证,优化,候选人选择,或在分析发展大规模筛选策略上做出明智的决定。三维细胞模型也可以使用在研究环境中,如在再生医学、发育生物学、癌症研究、毒理学。

LM:使用3 d模型的主要优点相比其他可用的模型吗?有任何特定的例子可以分享,说明这些好处?

KB:研究人员越来越多地寻求三维细胞培养,球状体,瀑样和microtissues桥2 d细胞培养和之间的差距在活的有机体内动物模型。三维细胞模型提供更多比2 d细胞培养,生理状态下密切模仿微环境,细胞间的相互作用和生物过程发生在活的有机体内。另外,他们表现出更高程度的形态和功能分化——再一次,类似在活的有机体内细胞的特征。

LM:你能告诉我们一些相关的挑战与使用3 d模型?

KB:可再生的细胞播种和可靠的地层出3 d microtissues健壮和可重复的结果是至关重要的,尤其是当你将3 d模型集成到高通量工作流。产生一致的、可再生的3 d细胞模型可以有问题。

如果你分析三维细胞模型使用高含量成像方法,高质量的图像是一个至关重要的成功的先决条件,并捕获这些图像可以特别具有挑战性大,厚3 d结构像球状体。

高含量测定中,你的目标捕获非常高分辨率图像来分析细亚细胞的细节,但获得所有这些信息当你使用3 d细胞样本可能降低你的速度,无疑增加成像数据生成。它可以是一个挑战来处理大量的数据,产生3 d细胞成像和分析模型。

LM:研究人员是如何能够克服这些挑战?

# 1:增长一致的三维细胞模型

有几个是一致的三维细胞模型可以产生。

专业微型板块拥有先进的表面涂层的生长是商用球状体。例如,使用超低附件(ULA)”微型板块是一个受欢迎的方法。它是理想的如果你需要一个简单、经济的方法生长均匀的球状体。合成板涂料确保cell-to-plate附着力降低,通常促进统一,single-spheroid形成。

其他方法生成三维球状体或支持三维细胞模型的结构系统包括琼脂糖、水凝胶、支架,甚至这些基质和生长因子的组合。也有物理方法形成三维球状体,包括重力或“挂掉”系统,生物打印和磁性纳米颗粒。

播种的细胞,microtissues转移和介质交换可以可靠地使用自动化执行手持移液设备,但这是不现实的,需要大量的球状体高通量的研究。在这种情况下,自动化液体处理可以提供更大的效率和可重复的结果。

# 2:获得高质量的图像

高含量分析方法,共焦成像系统产生旋转的圆盘最高最好的信噪比和X, Y,和Z的决议,同时保持大规模收购。此外,用共焦含量高成像系统,结合了激光激发和两个或四个摄像头,图像获得非常高的帧速率以最小的样本照明。这减少了photodamage,所以理想的成像三维细胞模型当多个帧和荧光通道是必需的。

形象深入3 d结构,您可以使用水浸目标,具有高数值孔径允许捕获四倍的光和提供高分辨率X, Y, Z比空气客观的镜头。此外,水浸法目标震源深度较小,因此减少光线和背景相比,空气污染的目标。

# 3:成像时间和数据量最小化

经常在成像分析,使用3 d模型或microtissues,只有总额的一部分区域(3 d模型坐落)将你感兴趣的。理想情况下,您只希望获得高分辨率的数据区域,而不是花时间从其余的捕获数据。

与PerkinElmer PreciScan智能图像采集技术(组件我们和谐的高含量成像和分析软件),你可以在低分辨率精确感兴趣的目标区域,然后图像高分辨率的三维细胞模型。这会显著减少采集和分析,以及减少你需要的数据量分析和管理。

LM:研究人员怎样才能使用3 d细胞培养的?

KB:作为一个侦探,你可能会花几个月或几年开发适宜的细胞模型研究。得到最出你的3 d细胞培养,我们建议一个高含量成像和分析方法来最大化你的投资回报。

分析3 d图像,而不是2 d或2.5 d(最大强度投影),建议等这些方法会错过一些事情在三维细胞培养细胞类型分布,空间球体内外层之间的差异和不同的亚细胞的形态学特征。调查人员倾向于避免3 d体积分析,因为它是困难的,繁琐的,没有无缝集成图像分析解决方案。然而现在,解决方案就像PerkinElmer和谐4.8软件,你可以分割和量化体积和3 d形态,更好地了解和理解空间关系,加上加速3 d图像采集和分析。

最了解你的三维细胞模型在药物发现应用程序中,完整的3 d体积分析验证和识别目标,优化,候选人选择或选择性筛选方法是做出明智的决定筛查策略的关键。

卡琳Boettcher劳拉·伊丽莎白·梅森说,科学技术网络作家188金宝搏备用