隨著突破性體外 3D  細(xì)胞培養(yǎng)模型（包括單細(xì)胞和多細(xì)胞腫瘤球及類器官）的使用，我們對(duì)人類疾病的理解和治療策略的開發(fā)取得了巨大的進(jìn)展。這些模型可以顯示與體內(nèi)病理生理學(xué)相似的結(jié)構(gòu)、形態(tài)發(fā)生和功能特性，為預(yù)測(cè)和轉(zhuǎn)化研究打造更具生理學(xué)相關(guān)性的環(huán)境。

腫瘤球體也具有更類似體內(nèi)腫瘤環(huán)境的微環(huán)境，這樣，與單層培養(yǎng)相比，其具有更加顯著的優(yōu)勢(shì)。在常規(guī)的 2D  培養(yǎng)平臺(tái)中，腫瘤細(xì)胞在過量培養(yǎng)基中的非生物剛性表面上生長(zhǎng)，生成具有無限制和非生理性增殖特征的高氧和高營(yíng)養(yǎng) 2D  細(xì)胞培養(yǎng)物。更加逼真的環(huán)境也包括重建 3D  腫瘤結(jié)構(gòu)固有的生理異質(zhì)性，并提供類似于體內(nèi)情況的微環(huán)境，其中包括腫瘤和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）之間的關(guān)鍵相互作用。在這些 3D球體培養(yǎng)物中，細(xì)胞環(huán)境可以以更高的精度再現(xiàn)，包括細(xì)胞間和細(xì)胞與基質(zhì)間的相互作用。

類似地，類器官也正在迅速成為基礎(chǔ)研究和藥物發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)大工具，其涵蓋廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括腫瘤學(xué)、再生醫(yī)學(xué)、疾病建模和藥物篩選。這些三維（3D）類器官結(jié)構(gòu)可在體外生長(zhǎng)，以生成它們所衍生的器官的微量化版本。作為自組織和自行更新的 3D  結(jié)構(gòu)，類器官與傳統(tǒng)的單層培養(yǎng)技術(shù)相比，具有顯著的優(yōu)勢(shì)，并能提供一個(gè)更具生理學(xué)相關(guān)性的環(huán)境，在其中可以更加清晰地理解復(fù)雜的生物學(xué)。在使用 3D  細(xì)胞外基質(zhì)建立時(shí)，培養(yǎng)物可以非常逼真地概括在原始器官中所發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞群的體內(nèi)結(jié)構(gòu)、空間組織和遺傳多樣性。

在本應(yīng)用概要中，我們展示了 Incucyte^?    活細(xì)胞分析系統(tǒng)在基礎(chǔ)研究、疾病建模和藥物篩選中研究腫瘤球和類器官的功能和靈活性。

對(duì) 3D  腫瘤球進(jìn)行有效的分析可能會(huì)面臨挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些異質(zhì)模型是多面且動(dòng)態(tài)的。傳統(tǒng)酶標(biāo)儀分析重點(diǎn)關(guān)注單個(gè)終點(diǎn)，而缺乏基于圖像的分析，這是提供形態(tài)學(xué)信息和確認(rèn)圖像內(nèi)數(shù)據(jù)的能力所需具備的。而傳統(tǒng)成像系統(tǒng)本質(zhì)上難以適應(yīng)體外培養(yǎng)模型的動(dòng)力學(xué)分析，其缺點(diǎn)是：

■成像間隔之間信息缺失導(dǎo)致數(shù)據(jù)不完整

■由于孔板從培養(yǎng)箱移動(dòng)到成像系統(tǒng)以及培養(yǎng)箱外冗長(zhǎng)的 3D圖像采集方案而導(dǎo)致出現(xiàn)多重不受控制的環(huán)境波動(dòng)

■最佳圖像采集參數(shù)的摸索耗時(shí)較長(zhǎng)

■復(fù)雜的圖像處理需要專業(yè)操作員來生成定量信息

Incucyte^? 3D 腫瘤球分析可作為集成式交鑰匙解決方案，以在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)并量化腫瘤球的形成、生長(zhǎng)和健康狀況。

應(yīng)用說明 1 和 2  中描述如何將明場(chǎng)圖像分析與在 Incucyte^?活細(xì)胞分析系統(tǒng)上進(jìn)行的相差成像結(jié)合使用，以 96 和 384試驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)行 3D 球體形態(tài)、生長(zhǎng)和收縮無標(biāo)記研究。 Incucyte^?  HD 相差圖像有助于全面觀察每個(gè)細(xì)胞類型的球體形態(tài)特征（形狀、大?。┖图?xì)胞間致密性（疏松聚集體與致密球體）特征。明場(chǎng)為不同類型球體提供了客觀的球體動(dòng)力學(xué)定量和細(xì)胞依賴性生長(zhǎng)速率曲線評(píng)估方法。

Incucyte^?  活細(xì)胞分析系統(tǒng)可用于對(duì)多腫瘤球生長(zhǎng)和活力進(jìn)行動(dòng)力學(xué)、非干擾生理學(xué)表征，并適用于藥理學(xué)發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，詳見應(yīng)用說明 3。

白皮書 1  描述了活細(xì)胞監(jiān)測(cè)對(duì)于復(fù)雜、重復(fù)性工作流程的重要性，以及以非干擾方式執(zhí)行多參數(shù)成像技術(shù)的能力，證明其對(duì)于 3D 細(xì)胞培養(yǎng)模型的相關(guān)性和價(jià)值。

為了利用類器官模型進(jìn)行有意義的基礎(chǔ)研究、疾病建?；蛩幬锖Y選，需要特定且可靠的培養(yǎng)和分析方法，包括從培養(yǎng)質(zhì)量控制開始的整個(gè)類器官工作流程中的嚴(yán)格控制、優(yōu)化和記錄步驟。目前，類器官培養(yǎng)物的表征和優(yōu)化其可重復(fù)形成性和監(jiān)測(cè)這些 3D  細(xì)胞模型的能力方面有限，因其會(huì)隨著時(shí)間推移逐漸形成和生長(zhǎng)。

Incucyte^?   活細(xì)胞分析系統(tǒng)是一種多維度一步到位的交鑰匙解決方案，其中包括經(jīng)驗(yàn)證的 3D 細(xì)胞培養(yǎng)方案和軟件模塊，便于實(shí)時(shí)進(jìn)行觀察及無標(biāo)記客觀定量，以優(yōu)化類器官培養(yǎng)條件。我們的《類器官分析指南》（eBook 1）和《藥物發(fā)現(xiàn)中的類器官》（eBook 2）是一種綜合性手冊(cè)，其中包括：

■類器官的轉(zhuǎn)化應(yīng)用

■成功的類器官培養(yǎng)和擴(kuò)增標(biāo)準(zhǔn)

■使用前沿智能技術(shù)對(duì)類器官進(jìn)行成像和客觀分析

Incucyte^? 3D 單球體和多球體分析是一種交鑰匙集成式解決方案，可在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤和量化腫瘤球體的形成、生長(zhǎng)和健康狀況。Incucyte^?  分析解決了傳統(tǒng)成像系統(tǒng)難以適應(yīng)體外培養(yǎng)模型動(dòng)力學(xué)分析的固有缺點(diǎn)。

有關(guān)這些分析的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見應(yīng)用說明 2 和 3 以及我們的幾個(gè)網(wǎng)頁(yè)。

為了成功地建立類器官與臨床結(jié)果的相關(guān)性并加快速度，需要能夠降低可變性同時(shí)獲得更多見解的方法。培養(yǎng)體外人類模型的創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)打開了充滿了多種科學(xué)可能性的世界，但其仍然受表征這些復(fù)雜細(xì)胞模型的技術(shù)的限制。這些限制包括：

■由于缺乏環(huán)境控制和不會(huì)損害類器官細(xì)胞健康的不充分的3D 細(xì)胞培養(yǎng)方案引入了可變性

■通量低，無法放大進(jìn)行篩選

■類器官細(xì)胞生長(zhǎng)、死亡或形態(tài)的主觀隨機(jī)評(píng)估

■獲取類器官圖像需要耗時(shí)、成本高昂的手動(dòng)流程

■需要第三方軟件進(jìn)行終點(diǎn)分析，或其他熒光標(biāo)志物 - 定量信息有限

在應(yīng)用說明 4 中，我們展示了使用 Incucyte^?  活細(xì)胞分析系統(tǒng)和 Incucyte^?    類器官分析軟件模塊來協(xié)助進(jìn)行類器官形成和生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)評(píng)估。

研究結(jié)果證明了自動(dòng)定位和分析嵌入 Matrigel^?   圓頂內(nèi)的 3D類器官的能力；使用集成的實(shí)時(shí)無標(biāo)記指標(biāo)來優(yōu)化和定義培養(yǎng)條件和方案；基于綜合的形態(tài)學(xué)參數(shù)優(yōu)化傳代或擴(kuò)增培養(yǎng)物的時(shí)間。

Incucyte^?  類器官應(yīng)用會(huì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和量化培養(yǎng)箱內(nèi)不受干擾的類器官分化（類器官培養(yǎng) QC）或生長(zhǎng)和死亡情況（類器官分析）。我們可以捕獲并量化不同的類器官形態(tài)，并使用Incucyte^?  類器官分析軟件模塊通過尺寸（總明場(chǎng)面積）變化來跟蹤細(xì)胞死亡情況。

目前用于評(píng)估腫瘤球體生長(zhǎng)和收縮的方法通常受到耗時(shí)、昂貴和 / 或費(fèi)力的分析工作流程的限制。這可能包括擾亂活細(xì)胞生物學(xué)行為的熒光探針，可能錯(cuò)過特定時(shí)間或區(qū)域新發(fā)現(xiàn)信息的終點(diǎn)分析，或錯(cuò)失有價(jià)值細(xì)胞形態(tài)分析的間接生化讀數(shù)。

通過將實(shí)時(shí)、自動(dòng)化分析與無干擾的活細(xì)胞試劑相結(jié)合， Incucyte^?   活細(xì)胞分析系統(tǒng)可直接對(duì)免疫細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞殺傷進(jìn)行多重測(cè)量。

應(yīng)用說明 5 展示了 Incucyte^?   活細(xì)胞分析系統(tǒng)如何隨著時(shí)間推移對(duì)基質(zhì)細(xì)胞或免疫細(xì)胞的 3D  多腫瘤球共培養(yǎng)物進(jìn)行分析，并適用于化合物檢測(cè)。

侵襲周圍組織和接種繼發(fā)位點(diǎn)的能力是惡性腫瘤的決定性特征。幾種 Incucyte^? 分析可用于剖析連續(xù)的轉(zhuǎn)移步驟，包括“劃痕創(chuàng)傷 ”遷移和侵襲分析、趨化實(shí)驗(yàn)以及生長(zhǎng)和克隆生長(zhǎng)研究。將這些活細(xì)胞分析與 3D  細(xì)胞培養(yǎng)模型結(jié)合在一起也提供了可能會(huì)被忽略的有價(jià)值的信息（白皮書 2）。

Incucyte^?   活細(xì)胞分析系統(tǒng)能夠在培養(yǎng)箱內(nèi)隨著時(shí)間的推移而準(zhǔn)確評(píng)估腫瘤球體的侵襲潛力。海報(bào) 1  描述此無標(biāo)記分析如何更深入地了解腫瘤球體的侵襲、進(jìn)展和對(duì)治療性外部刺激的反應(yīng)。

關(guān)于侵襲分析的詳細(xì)信息也可參見公司的網(wǎng)站。

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