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使用数字光片显微镜改进您的三维细胞生物学工作流程

通过建立体内肿瘤球体模型在亚细胞水平阐明肿瘤发展过程

了解亚细胞水平的致癌机制对于癌症治疗至关重要。普通细胞模型由单层生长的癌细胞构成,但这种方法忽视了肿瘤细胞与周围微环境的三维交互作用。癌症微环境特征的描述,对于了解恶性肿瘤在接近自然的环境中的发生和发展至关重要。

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传统显微技术面临的挑战

目前,依据不断发展的细胞培养方法可以在体外实现癌细胞以三维球体的形式生长。这些由细胞组成的体外球体很好的模拟了体内肿瘤的性质,非常适合为具有生理相关性的癌症发展构建模型。由于球体体积以及其复杂的三维结构,传统光学显微镜成像非常困难。然而,光片显微镜可以在一定的时间内追踪大样本的亚细胞变化,因此可以满足观察球体所需的所有显微条件。

放大结果

利用徕卡 SP8 数字光片 (DLS) 显微镜可以在标准 Petri 培养皿上,观察细胞球体,从而揭示有意义的细胞和分子进程。因此,徕卡 SP8 数字光片 (DLS) 显微镜是癌症研究的好帮手。

多位置球体成像工作流程

徕卡显微系统的数字光片模块 (DLS) 可以集成在任何徕卡 TCS SP8 倒置共聚焦显微镜中。

  • 在 Petri 标准培养皿中便可快速,简单地准备样品。
  • 在同一个实验中进行多个球体成像,实现高效的长期观察。

徕卡数字光片显微镜的更多相关信息

7.5 小时连续记录三维培养的乳腺上皮细胞微球体。数据由智能成像组提供 (B. Eismann/C. Conrad) at BioQuant/DKFZ Heidelberg

三维细胞生物学、球体、类器官

在过去的十年中,三维细胞培养方法飞速发展,已经成为一种稳健、可靠的细胞培养模式。越来越多的研究人员相信三维细胞培养将很快取代传统的单层细胞培养。

最近,利用三维细胞培养模型进行癌症研究,在结肠直肠癌 (CRC) 及其复杂的潜在发展机制方面有了新的发现。因此,类器官在疾病研究、再生及个性化医疗中显示出许多有价值的应用。

球体成像工作流程 - 步骤

A. 准备

样品在标准玻底 Petri 培养皿中制备。无需毛细管等专用设备。

可以在一次实验设置中准备好几个样品:

  • 通过在少量的水凝胶中直接培养多个球体;或
  • 将几滴水凝胶放入培养皿中,然后将已经形成的球体转移到其中。

B. 安装

将 Petri 培养皿倒过来,使球体沉到一个能保证最佳观测效果的位置。

水凝胶在 37°C 凝固,产生凝胶,将球体固定。

最后,重新翻转培养皿,并加满培养基。

C. 光片成像

随后,将培养皿放在徕卡 TCS SP8 DLS 样品架上。TwinFlect 反光镜提供双面照明,成像方便快捷。由于在图像采集过程中光照极低,所以这就使得长时间跟踪球体自然发展得以实现。徕卡 DLS 模块的设计使您能够在单次实验 (多位置实验) 中查看多个样本。可通过 sCMOS 摄像头以每秒 60 帧以上的速率对其按堆、按单体进行逐个扫描。为了形成适宜的培养条件,您还可以添加多家制造商的培养系统,如 OkolabTokaiHit

D. 数据处理

获取并保存图片。你可以不断地将图像从临时内存处传送到硬盘中或服务器 (如 Acquifer HIVE) 中。

E. 可视化

一旦获得图像,您就可以立即使用三维可视化工具 - Leica LAS X 3D 软件进行可视化。

您可以在特定时刻观察三维球体,或者查看所采集数据的一个子集,使带有不同标识的单个细胞分裂可视化。

F. 分析

对来自不同遗传背景的球体或经历过不同治疗的球体的行为进行比较是一个巨大的挑战。当需要收集定量信息 (例如关于健康和受损组织) 时,数据分析是一个基本工具。

Leica LAS X 软件配有强大的二维和三维分析工具。

G. 共享

使用 tif 或 jpeg 等通用图像格式,与世界各地的同事、其他机构或各种媒体分享您的实验成果。影片可以 mp4 视频形式轻松导出,您的量化结果可以在 Excel 报告中进一步进行评估。

关于三维生物学的延伸阅读

其他研究领域:神经系统科学

在神经科学领域,已经开发出寨卡病毒类器官模型以及其他模型用于大脑研究。这些类器官是研究疾病发生发展、发病机制和进行药物筛选的理想体外模型。