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Area of Application생명 과학 연구
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디지털 Light Sheet 현미경을 통한 3D 세포 생물학 워크플로우 개선

생체 내(In vivo) 같은 종양 스페로이드 모델을 이용해 세포 내 수준에서 암 발달 연구 

발암에서 세포 내 메커니즘의 이해는 암 치료를 위해 매우 중요합니다. 인기 있는 세포 모델은 단분자막으로 성장한 암 세포입니다. 그러나 이 방법은 종양 세포와 주변 미세환경의 3차원(3D) 상호작용을 무시합니다. 자연 상태에 가깝게 악성도의 발달과 진행을 이해하려면 암 미세환경의 특성화가 중요합니다.

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Array tomography를 위한 초박 절편기

3D 세포 생물학 , 세포 배양 , 제브라피시 연구 , 형광 현미경법

THUNDER Imager Model Organism

THUNDER Imager Model Organism을 이용하면 발생 또는 분자 생물 연구에서 전체 유기체를 빠르고 쉽게 3D로 분석할 수 있습니다.

생세포 이미징 , 형광 현미경법 , 제브라피시 연구 , 3D 세포 생물학

THUNDER Imager 3D Live Cell & 3D Cell Culture

THUNDER Imager를 이용하면 줄기세포, 스페로이드, 오가노이드 등 연구 대상에 관계없이 고급 3D 세포 배양 분석이 가능합니다.

생세포 이미징 , 형광 현미경법 , 제브라피시 연구 , 광 조작 , 3D 세포 생물학

THUNDER Imager Tissue

THUNDER Imager Tissue에서는 신경 과학 및 조직학 연구에서 일반적으로 사용되는 3D 조직 절편의 실시간 형광 이미징이 가능합니다.

형광 현미경법 , 제브라피시 연구 , 3D 세포 생물학 , 생세포 이미징
Combining Light Sheet and Confocal Leica TCS SP8 DLS

Leica TCS SP8 DLS

Combining Light Sheet and Confocal

3D 세포 생물학
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기존 현미경 검사에 대한 도전

배양 방법의 수를 계속 증가시켜 암 세포를 3D 구체로 성장시킬 수 있습니다. 이러한 세포 스페로이드는 고형 종양의 특성을 닮고 생리학적 관련성이 있는 암 발달의 모델링에 적합합니다. 복잡한 3D 구조와 체적 크기는 기존의 광학 현미경에서 직면하는 문제입니다. 이러한 문제를 합리적인 시간 안에 시료의 세포 내 변화를 추적할 수 있는 Light Sheet 기반 현미경을 통해 해결할 수 있습니다.

결과의 증폭

Leica SP8 Digital LightSheet(DLS) 현미경을 사용해 세포 스페로이드를 관찰하면 표준 페트리 접시에서 세포 및 분자 프로세스에 관한 의미 있는 결과를 도출할 수 있고 암 연구에도 매우 적합합니다.

다중 위치 실험의 스페로이드 이미징 워크플로우

Leica Microsystems’ Digital LightSheet 모듈(DLS)을 모든 도립 공초점 Leica TCS SP8 현미경의 세로 축에 통합할 수 있습니다. 

  • 표준 페트리 접시에서 쉽게 시료를 전처리할 수 있어 시간을 절약할 수 있습니다. 
  • 단일 실험에서 여러 스페로이드를 이미징할 수 있어 생산적인 장기 관찰이 가능합니다. 

Leica Digital Light Sheet 현미경에 대한 추가 정보

3D로 배양한 유선 상피 마이크로 스페로이드의 7.5시간 시간 경과 기록. 데이터 제공: BioQuant/DKFZ Heidelberg의 Intelligent Imaging Group(B. Eismann/C. Conrad)

3D 세포 생물학, 스페로이드, 오가노이드

지난 10년 동안 3D 세포 배양의 응용이 견고하고 신뢰할 수 있는 세포 모델로 크게 발전했습니다. 점점 더 많은 과학자들이 3D 세포 배양이 곧 기존의 단분자막 세포 배양을 대체할 것으로 확신하고 있습니다. 

3D 세포 배양 모델의 최근 사례는 대장암(CRC)과 대장암의 복잡한 기본 발달 메커니즘에 대한 새로운 정보를 제공합니다. 이 경우 오가노이드가 질병 연구뿐만 아니라 재생 의학과 맞춤 의학에서 다양한 방법으로 가치 있게 응용될 수 있다는 사실을 알 수 있습니다.

A. 전처리

표준 유리 바닥 페트리 접시에서 시료를 전처리합니다. 캐필러리 같은 특수한 장치가 필요하지 않습니다.

한 실험 셋업 내에서 여러 시료를 전처리할 수 있습니다.

  • 소량의 히드로겔에서 직접 여러 스페로이드를 배양
  • 페트리 접시 안에 히드로겔을 몇 방울 떨어뜨린 후 이미 발달한 스페로이드를 히드로겔에 이식
[Translate to korean:] Spheroid transferred into a hydrogel drop

B. 봉입

스페로이드가 최적의 관찰성을 보장하는 위치로 가라앉도록 페트리 접시를 뒤집습니다. 

다음 단계에서 히드로겔이 37°C에서 응고되어 스페로이드를 고정하는 겔이 생성됩니다. 

마지막으로 페트리 접시를 다시 뒤집고 배양 배지를 채웁니다.

[Translate to korean:] Top: Hydrogel solidifies at 37°C; Bottom: Petri dish filled with medium

C. Light Sheet 이미징

페트리 접시를 Leica TCS SP8 DLS의 시료 홀더에 놓습니다. TwinFlect 미러는 빠르고 쉬운 이미징을 위해 양면 조명을 제공합니다. 이미지 인식 중에 광 노출이 극도로 낮아 장시간에 걸쳐 스페로이드의 자연 발달을 추적할 수 있습니다. Leica DLS 모듈은 단일 실험(다중 위치 실험)에서 여러 시료를 관찰할 수 있도록 설계되었습니다. sCMOS 카메라를 사용해 하나씩 차례로, 스택별로, 시간 경과에 따라 초당 60프레임 이상에서 시료를 스캔할 수 있습니다. 편리한 배양 조건을 위해 Okolab이나 TokaiHit 같은 여러 제조사의 배양 시스템을 추가할 수 있습니다.

[Translate to korean:] Multi-position experiment

D. 데이터 처리

이미지를 인식할 때 임시 메모리에서 하드 디스크나 서버 솔루션(예: Acquifer HIVE)으로 이미지를 연속 스트리밍해 이미지를 저장할 수 있습니다. 

E. 시각화

이미지를 인식했으면 Leica LAS X 3D 소프트웨어의 3D 시각화 도구를 사용해 결과를 즉시 시각화할 수 있습니다. 

특정 순간의 스페로이드를 3D로 관찰하거나, 인식한 데이터의 서브 볼륨을 검사해 서로 다른 마커로 표시된 각각의 세포 분열을 시각화할 수 있습니다.

F. 분석

서로 다른 유전적 배경에서 나왔거나 서로 다른 처리를 받은 스페로이드의 행동을 비교하는 것이 주요 과제입니다. 데이터 분석은 건강한 조직이나 손상된 조직 같은 정량적 정보를 수집해야 할 때 필수적인 도구입니다.

Leica LAS X 소프트웨어에는 강력한 2D 및 3D 분석 도구가 포함되어 있습니다.

G. 공유

tif나 jpeg 같은 일반적인 이미지 형식을 사용해 전 세계의 동료나 다른 연구소 또는 언론매체와 결과를 공유할 수 있습니다. 동영상도 mp4 형식으로 쉽게 내보낼 수 있고 Excel 보고서에서 정량적 결과를 추가로 평가할 수도 있습니다.

3D 생물학 관련 추가 자료

다른 연구 분야: 신경과학

신경과학 분야에서 여러 발전이 있었지만, 그 중에서도 뇌 연구를 위해 지카 바이러스의 오가노이드 모델을 개발했습니다. 이 오가노이드는 발달, 발병 및 약물 검사의 이상적인 생체 외(In vitro) 모델입니다.