종양 구상체 분석

구상체, 또는 종양 세포 집합체는 단층 세포보다 생체 내 조건을 더 잘 대표하며, 구상체로 자란 종양 세포는 관련 형태학, 증가된 세포 생존성, 저산소성 핵심을 포함한 여러 생리학적 특성을 나타냅니다.

점점 더 많은 증거가 2D 단층 모델에 비해 더 관련성 있고 번역 가능한 관찰이 가능함을 시사하고 있으며, 특히 암 생물학 및 간 독성 영역에서 그렇습니다. 3차원 종양 세포 배양이 단순한 2차원 세포 단층보다 생리학적 암 상황을 더 가깝게 모방할 수 있음이 입증되었지만, 현재 사용 가능한 대부분의 3차원 구상체 생성 및 정량화 기술은 시간이 많이 소요되고, 노동 집약적이며, 비용이 많이 들고/또는 재현성이 부족합니다. 고체 종양에 대한 간단하고 저렴한 모델은 둥근 바닥 ULA 플레이트에 단일 구상체를 생성하는 것을 포함합니다.

 

응용 분야

Incucyte® 3D 단일 구상체 분석

3D 액체 기반 다중 종양 구상체의 효과적인 분석은 어려울 수 있습니다. 기존의 플레이트 리더 분석은 형태학적 정보와 이미지 내 데이터 검증 능력과 같은 핵심 이미지 기반 분석 기능이 부족합니다. 기존 이미징 시스템은 여러 요인으로 인해 배양의 동역학적 분석에 적용하기 어렵습니다.

   

주요 제한점

  • 누락된 이미징 간격으로 인한 불완전한 데이터
  • 반복적인 배양기에서 이미징 시스템으로의 이동과 통제된 환경 외부에서의 장시간 3D 이미지 획득 프로토콜로 인한 환경 변동, 온도 변화 및 산소와 이산화탄소 조절의 손실
  • 이미지 획득 매개변수의 시간이 많이 소요되는 최적화
  • 정량적 정보를 추출하기 위해 전문 운영자가 필요한 복잡한 이미지 처리


솔루션

싸토리우스의 인큐사이트® CX3 라이브 세포 분석 시스템은 스피닝 디스크 공초점 이미징을 갖추어 연구자들이 배양 환경에 최소한의 방해를 주면서 단일 스페로이드의 고품질 시간 경과 3D 이미지를 획득할 수 있게 합니다. 인큐사이트® 3D 단일 스페로이드 분석법은 실시간으로 배양기 내에서 개별 종양 스페로이드의 형성, 성장, 생존력을 고해상도로 동적 모니터링하도록 설계되었습니다.

이 분석법은 초저부착(ULA) 96웰 또는 384웰 플레이트를 사용하여 각 웰당 단일하고 중앙에 위치한 스페로이드의 자가조립을 촉진하여 실험 조건 전반에 걸쳐 균일성과 재현성을 보장합니다. 연구자들은 형광 또는 밝은 시야 이미징을 결합하여 시간에 따른 스페로이드 크기, 형태, 치료 반응과 같은 주요 매개변수를 정량화할 수 있습니다. 광시야 형광 및 밝은 시야 이미징의 경우, 이 분석법은 인큐사이트® SX1, S3, SX5 시스템과 완전히 호환됩니다.

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주요 장점

인큐사이트® 3D 단일 스페로이드 분석의 주요 장점

  • - 3D 단일 종양 스페로이드 배양의 성장을 정량화하고 형태를 조사 — .
  • - 비교란성 시약을 사용하여 실시간 생존력 및 독성 측정을 통해 작용 메커니즘 또는 면역 조절 메커니즘 조사
  • - 약리학적 분석에 적합한 견고한 데이터를 제공하는 실험실 검증 프로토콜, 고품질 이미지, 편향되지 않은 분석
  • - 최대 6개의 96/384 웰 플레이트에서 수천 장의 이미지를 자동으로 획득, 분석 및 그래프화하여 더 빠르게 답을 얻으세요

더 생리학적으로 관련성 높은 정보 도출

그림 1. 조직 배양 배양기 내에서 방해받지 않고 성장하는 동안 구상체(spheroid)의 크기를 모니터링하세요.  

이미지는 Incucyte® Nuclight Orange 2.0 렌티바이러스를 발현하는 U-87 MG 유방암 구상체의 밝은 시야 및 공초점 형광을 보여줍니다 ± 세포독성 물질 캄프토테신(3µM). Incucyte® Cytotox Green 염료는 구상체 내 세포 사멸을 정량화하는 데 사용되었습니다. 비히클 처리된 구상체의 밝은 시야 영역은 크기가 증가하는 반면, CMP 처리된 구상체는 밀집된 상태를 유지합니다. 밝은 시야 영역 정량화를 위해 8시간마다 자동으로 이미지를 촬영했습니다.

그림 2. 고품질 HD 위상, 밝은 시야, 그리고 공초점 이미지로 형태를 밝혀내다.  

72시간 배양 후 획득한 구상체의 고품질 HD 위상, 밝은 시야, 그리고 공초점 형광 이미지는 Incucyte® Nuclight Orange를 발현하는 A549, MCF-7, U87 MG 세포로 형성된 구상체의 형태 차이를 보여준다. 다양한 세포 유형에서 느슨한 응집체와 밀집된 구상체 형태를 쉽게 구별할 수 있다. 모든 이미지는 10배 확대로 캡처되었다.

단일 또는 공동 배양에서 세포 변화 관찰하기

그림 3. 단일 스페로이드 적용 시 세포 건강 효과 시각화  

Incucyte® 아넥신 V 그린 염료를 사용하여 위상차 및 형광 판독 비교. 공초점 이미지는 A549 스페로이드의 마스킹된 위상차 영역 내 형광(아넥신 V 그린 및 Nuclight 오렌지)을 보여줍니다. 세포독성 화합물 처리 4일 후 위상차 영역의 시간 경과 프로파일은 3배 희석된 약물에 대한 세포독성 반응을 나타내며, 약물 농도가 증가함에 따라 스페로이드 성장이 억제됩니다. 위상차 경계 내에서 측정된 평균 녹색 강도(하단 행)는 화합물에 대한 차별적 반응을 보여줍니다.

그림 4. 싸토리우스 CX3 생세포 분석 시스템을 사용하여 구상체와 다중 형광 시약을 지속적으로 모니터링하세요.  

U87 MG 구상체는 싸토리우스 세포 주기 녹색/주황색 렌티바이러스를 안정적으로 발현하며, 플루오로우라실(5-FU)과 시스플라틴으로 처리되었습니다. 공초점 현미경을 사용하여 싸토리우스 아넥신 NIR 염료 존재 하에 96시간 동안 구상체를 이미징했습니다. 5-FU 처리는 주황색 평균 형광의 증가를 유발하여 G1기 세포 수의 증가를 나타냈습니다. 반면, 시스플라틴은 높은 농도에서 아넥신 NIR 반응에 의해 입증된 세포 사멸을 유도했습니다. 낮은 농도에서 시스플라틴은 초기 시점에 녹색 평균 형광의 일시적 증가를 야기하여 세포 주기 역학의 변화를 시사했습니다.

재현 가능하고 정량적인 데이터 생성

그림 5. 싸토리우스의 실험실 검증 및 입증된 단일 종양 구상체 프로토콜은 따라하기 쉽습니다. 

3D 세포 배양 기술 문제 해결에 소요되는 시간을 줄이고, 정량적 분석에 적합한 이미지를 얻기 위한 시행착오 접근법의 필요성을 제거하세요.

프로토콜 다운로드

그림 6. 구형체 성장 분석은 강건성과 재현성을 보여줍니다. 

Incucyte® VesselView는 세 가지 구형체 유형(폐 암종, 섬유육종, 난소 암종)의 마스킹된 밝은 필드 영역을 네 가지 세포 밀도에서 보여줍니다. 히스토그램은 이 시점에서 웰당 2,500개 세포로 플레이팅된 모든 세포 유형에 걸쳐 밝은 필드 영역(μm2)의 분포 빈도를 비교합니다. 변동성 플롯 분석은 240시간에서 개별 웰의 가장 큰 밝은 필드 객체 영역을 보여줍니다. 시간 경과 플롯은 세포 유형에 걸쳐 가장 큰 밝은 필드 객체 영역 지표(μm2)의 차별적 시간 프로파일을 나타냅니다. 데이터는 240시간 동안 6시간 간격으로 수집되었으며, 모든 이미지는 10배 확대에서 캡처되었습니다.

그림 7. 생리학적으로 관련된 조건에서 강력한 약리학적 분석 수행 

싸토리우스 세포주인 SKOV-3 세포의 구형 배양에서 캄프토테신(CMP), 시스플라틴(CIS), 옥살리플라틴(OXA)의 성장 억제 효과를 조사했습니다. SKOV-3 세포를 웰당 5,000개 세포 밀도로 배양하고 72시간 동안 구형 조직을 형성하도록 했습니다. 이후 다양한 농도의 화합물로 처리하고 구형 조직의 성장 속도를 측정했습니다. 마이크로플레이트 그래프는 개별 웰의 가장 큰 밝은 영역(µm2)을 시간에 따라 보여줍니다. 농도-반응 곡선은 처리 후 204시간의 가장 큰 밝은 영역(µm2)을 나타냅니다. 데이터는 240시간 동안 6시간 간격으로 수집되었으며, 각 데이터 포인트는 평균 ±표준오차(n=8)를 나타냅니다.

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자동화된 이미지 획득 및 분석 도구는 '설정 후 자동 진행' 경험을 제공합니다. 실험 진행 상황을 원격으로 모니터링하고 신속한 의사결정을 위해 실시간으로 분석할 수 있습니다.

주문 정보

리소스

문헌 및 문서

브로셔

Incucyte® 시약, 소모품 및 소프트웨어

애플리케이션 노트

단일 3D 스페로이드를 위한 실시간, 생세포 분석

단일 3D 스피어로이드에 대한 생세포 분석의 검증 및 약리학적 유용성 이해

제품 프로토콜

Incucyte® 종양 스피어로이드에 대한 면역 세포 제거 분석

제품 프로토콜

싸토리우스 단일 스페로이드 분석

제품 프로토콜

싸토리우스 스페로이드 분석

애플리케이션 노트

종양 스페로이드 밝은 시야 분석

포스터

MIPTEC 2017: 생체 내 3D 구상체의 비침습적, 실시간 분석

생체 내 3D 구상체의 성장, 축소 및 세포 건강에 대한 포괄적 분석을 검토해보세요.

포스터

AACR: 암 치료제 스크리닝을 위한 3D 배양 모델

관련 애플리케이션

Cell Movement & Morphology - Spheroids

다중 종양 스페로이드 분석 (스캐폴드 기반 접근법)

라이브 세포 분석을 위한 증식 분석

cytotoxicity assays

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apoptosis

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