종양 스페로이드 분석

구형체, 즉 종양 세포 응집체는 세포 단층보다 생체 내 조건을 더 잘 나타내며, 구형체 형태로 배양된 종양 세포는 관련 형태, 증가된 세포 생존율 및 저산소 중심부를 포함한 여러 생리적 특성을 나타냅니다.

점점 더 많은 증거들이 2D 단층 배양 모델에 비해 3차원 종양 세포 배양에서 더욱 관련성 높고 실용적인 관찰이 가능하다는 것을 시사하고 있으며, 특히 암 생물학 및 간독성 분야에서 그러합니다. 3차원 종양 세포 배양은 단순한 2차원 세포 단층 배양보다 생리적 암 환경을 더 잘 모방하는 것으로 나타났지만, 현재 사용 가능한 대부분의 3차원 스페로이드 생성 및 정량화 기술은 시간이 많이 걸리고, 노동 집약적이며, 비용이 많이 들거나 재현성이 부족합니다. 고형 종양에 대한 간단하고 저렴한 모델은 둥근 바닥 ULA 플레이트에서 단일 스페로이드를 생성하는 것입니다.

 

애플리케이션

Incucyte® 3D 단일 스페로이드 분석

3D 액체 기반 다중 종양 스페로이드의 효과적인 분석은 어려울 수 있습니다. 기존의 플레이트 리더 분석법은 형태학적 정보 및 이미지 내 데이터 검증 기능과 같은 핵심적인 이미지 기반 분석 기능을 제공하지 못합니다. 또한, 기존 이미징 시스템은 여러 요인으로 인해 배양의 동역학적 분석에 적용하기 어렵습니다.

   

주요 제한 사항

  • 누락된 영상 촬영 간격으로 인한 불완전한 데이터
  • 배양기에서 영상 시스템으로의 반복적인 이동과 통제된 환경 외부에서의 장시간 3D 영상 획득 프로토콜로 인한 환경 변동은 온도 변화 및 산소와 이산화탄소 조절 기능 상실을 초래합니다.
  • 시간이 많이 소요되는 영상 획득 매개변수 최적화
  • 정량적 정보를 추출하기 위해 전문 작업자가 필요한 복잡한 이미지 처리


해결책

Incucyte® CX3 생세포 분석 시스템은 스피닝 디스크 공초점 이미징 기술을 탑재하여 배양 환경에 최소한의 교란만으로 고품질의 타임랩스 3D 단일 스페로이드 이미지를 획득할 수 있도록 지원합니다. 이를 통해 연구자들은 시간에 따른 더욱 상세하고 일관된 분석을 수행할 수 있습니다. Incucyte® 3D 단일 스페로이드 분석법은 배양기 내에서 개별 종양 스페로이드의 형성, 성장 및 생존력을 실시간으로 고해상도 모니터링할 수 있도록 설계되었습니다.

이 분석법은 초저부착(ULA) 96웰 또는 384웰 플레이트를 사용하여 각 웰에 단일의 중앙 집중형 스페로이드가 자가 조립되도록 유도함으로써 실험 조건 전반에 걸쳐 균일성과 재현성을 보장합니다. 연구자들은 형광 또는 명시야 이미징을 결합하여 스페로이드 크기, 형태, 시간에 따른 치료 반응과 같은 주요 매개변수를 정량화할 수 있습니다. 광역 형광 및 명시야 이미징의 경우, 이 분석법은 Incucyte® SX1, S3 및 SX5 시스템과 완벽하게 호환됩니다.

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추가 제품수량고양이 번호
(Incucyte® SX5, S3, SX1 및 CX3 생세포 분석 시스템에서 사용 가능한 모듈입니다.)1모듈9600-0019
Incucyte® CX3 생세포 분석 시스템1개 악기CX3를 살펴보세요
Incucyte® SX5 생세포 분석 시스템1개 악기4816

주요 장점

Incucyte® 3D 단일 스페로이드 분석의 주요 장점

  • - 3D 단일 종양 구형체 배양의 성장량을 정량화하고 형태를 조사합니다.
  • - 비파괴적 시약을 사용하여 실시간 생존력 및 독성 측정을 통해 작용 메커니즘 또는 면역 조절을 조사합니다.
  • 실험실에서 검증된 프로토콜, 고품질 이미지 및 편향되지 않은 분석을 통해 약리학적 분석에 적합한 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다.
  • - 최대 6개의 96/384웰 플레이트에서 수천 개의 이미지를 자동으로 획득, 분석 및 그래프화하여 병렬로 처리하고 더 빠르게 결과를 얻을 수 있습니다.

생리학적으로 더 관련성 있는 정보를 도출하십시오

그림 1. 조직 배양기 안에서 방해받지 않고 자라는 구형체의 크기를 시간에 따라 관찰하십시오.  

이미지는 Incucyte® Nuclight Orange 2.0 렌티바이러스를 발현하는 U-87 MG 유방암 스페로이드의 명시야 및 공초점 형광 이미지를 보여줍니다. 세포독성 물질인 캄토테신(3µM)을 처리했을 때도 동일한 결과가 나타났습니다. Incucyte® Cytotox Green 염료를 사용하여 스페로이드 내 세포 사멸을 정량화했습니다. 대조군(vehicle 처리) 스페로이드의 명시야 영역은 크기가 증가하는 반면, CMP 처리 스페로이드는 크기가 작게 유지됩니다. 명시야 영역의 정량화를 위해 8시간마다 자동으로 이미지를 촬영했습니다.

그림 2. 고화질 HD 위상차, 명시야 및 공초점 이미지를 통해 형태를 나타낸다.  

세포 배양 72시간 후 촬영한 고화질 HD 위상차, 명시야 및 공초점 형광 이미지는 Incucyte® Nuclight Orange를 발현하는 A549, MCF-7 및 U87 MG 세포에서 형성된 스페로이드의 형태학적 차이를 보여줍니다. 다양한 세포 유형에서 느슨한 응집체와 조밀한 스페로이드 형태를 쉽게 구별할 수 있습니다. 모든 이미지는 10배 확대하여 촬영했습니다.

단일 배양 또는 공동 배양에서 시간에 따른 세포 변화를 밝히다

그림 3. 단일 스페로이드 적용 시 세포 건강에 미치는 영향을 시각화함.  

Incucyte® Annexin V Green 염료를 사용하여 명시야 및 형광 판독값을 비교합니다. 공초점 이미지는 세포독성 화합물 처리 4일 후 A549 스페로이드의 마스크된 명시야 영역 내의 형광(Annexin V Green 및 Nuclight Orange)을 보여줍니다. 명시야 영역의 시간 경과 프로파일은 3배 희석 농도에서 약물에 대한 세포독성 반응을 나타내며, 약물 농도가 증가함에 따라 스페로이드 성장이 억제됨을 보여줍니다. 명시야 경계 내에서 측정된 평균 녹색 강도(하단 행)는 화합물에 대한 차별적인 반응을 보여줍니다.

그림 4. Incucyte® CX3 생세포 분석 시스템을 사용하여 스페로이드 및 멀티플렉스 형광 시약을 지속적으로 모니터링합니다.  

Incucyte® 세포주기 녹색/주황색 렌티바이러스를 안정적으로 발현하는 U87 MG 스페로이드에 플루오로우라실(5-FU)과 시스플라틴을 처리했습니다. 공초점 현미경을 이용하여 Incucyte® Annexin NIR 염료 존재 하에 96시간 동안 스페로이드를 관찰했습니다. 5-FU 처리 시 주황색 평균 형광 강도가 증가하여 G1기 세포 수가 증가했음을 나타냈습니다. 반면, 시스플라틴은 고농도에서 세포 사멸을 유도했으며, 이는 Annexin NIR 반응을 통해 확인되었습니다. 저농도에서는 시스플라틴 처리 초기 시점에서 녹색 평균 형광 강도가 일시적으로 증가하여 세포주기 역학의 변화를 시사했습니다.

재현 가능한 정량적 데이터 생성

그림 5. Incucyte® 실험실에서 테스트 및 검증된 단일 종양 스페로이드 프로토콜은 따라하기 쉽습니다. 

3D 세포 배양 기술의 문제 해결에 소요되는 시간을 줄이고, 정량적 분석에 적합한 이미지를 얻기 위해 시행착오를 거칠 필요성을 없애십시오.

프로토콜을 다운로드하세요

그림 6. 스페로이드 성장 분석은 견고성과 재현성을 보여줍니다. 

Incucyte® VesselView는 네 가지 세포 밀도에서 세 가지 유형의 구형체(폐암, 섬유육종, 난소암)의 마스크된 명시야 영역을 보여줍니다. 히스토그램은 이 시점에서 웰당 2,500개의 세포를 배양한 모든 세포 유형에 걸쳐 명시야 영역(μm²)의 분포 빈도를 비교합니다. 변동성 플롯 분석은 240시간 후 각 웰의 최대 명시야 객체 영역을 보여줍니다. 시간 경과 플롯은 세포 유형에 따른 최대 명시야 객체 영역(μm²)의 시간적 변화를 나타냅니다. 데이터는 240시간 동안 6시간 간격으로 수집되었으며, 모든 이미지는 10배 확대하여 촬영되었습니다.

그림 7. 생리학적으로 관련된 조건에서 견고한 약리학적 분석을 수행하십시오. 

캄토테신(CMP), 시스플라틴(CIS), 옥살리플라틴(OXA)이 SKOV-3 세포의 구형체 형성에 미치는 영향을 조직 배양기 내에서 표지 없이 측정하였다. SKOV-3 세포를 웰당 5,000개씩 접종하고 72시간 동안 구형체를 형성시켰다. 이후, 각 화합물을 단계적으로 희석하여 처리하고 구형체 성장 속도를 측정하였다. 마이크로플레이트 그래프는 시간에 따른 각 웰의 최대 명시야(BF) 면적(µm²)을 나타낸다. 농도 반응 곡선은 처리 후 204시간째의 최대 명시야 면적(µm²)을 나타낸다. 데이터는 240시간 동안 6시간 간격으로 수집하였다. 각 데이터 포인트는 평균 ± 표준오차(SEM), n=8을 나타낸다.

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생산성을 극대화하세요

자동화된 이미지 획득 및 분석 도구를 통해 '설정 후 그대로' 사용할 수 있는 환경을 제공합니다. 원격으로 이미지를 확인하여 실험 진행 상황을 모니터링하고 실시간으로 분석하여 신속한 의사 결정을 내릴 수 있습니다.

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