Modelos celulares 3D

Investigue la biología 3D compleja usando métodos avanzados
en tecnologías de adquisición
y análisis de imágenes celulares.

Adquisición y análisis de imágenes celulares para aplicaciones y ensayos de cultivos celulares 3D

El desarrollo de ensayos con células más complejos, relevantes a nivel biológico y predictivos para cribado de compuestos es el principal reto en el descubrimiento de fármacos. La integración de modelos de ensayos tridimensionales (3D) se está generalizando para impulsar la biología translacional. Los modelos celulares de mayor complejidad han ganado popularidad porque recrean mejor los entornos in vivo y las respuestas al tratamiento farmacológico. Específicamente, los cultivos celulares 3D ofrecen la ventaja de recrear fielmente aspectos de tejidos humanos como la arquitectura, la organización celular, las interacciones célula-célula y célula-matriz y más características de difusión relevantes a nivel fisiológico. La utilización de los ensayos celulares 3D añade valor a las campañas de investigación y cribado, abarcando la brecha translacional entre los cultivos celulares 2D y los modelos en animales completos. Mediante la reproducción de parámetros importantes del entorno in vivo, los modelos 3D pueden proporcionar información única sobre el comportamiento de las células madre y de los tejidos en desarrollo in vitro.

Flujo de trabajo de adquisición y análisis de imágenes celulares 3D

Si bien el desarrollo de los ensayos cuantitativos usando cultivos celulares 3D se ha convertido en una atractiva herramienta de investigación para entender la biología compleja, los complicados flujos de trabajo de adquisición y análisis de imágenes celulares 3D han dificultado su adopción generalizada por parte de la comunidad dedicada al cribado. Las herramientas de alto contenido y alto rendimiento para microscopía ofrecen técnicas automatizadas e innovadoras para la evaluación de esta biología compleja. Después de crecer o transferir el cultivo celular 3D a una microplaca para la adquisición de imágenes, las células se pueden tratar con compuestos y teñirse con los marcadores deseados. Para la adquisición, los sistemas automatizados de adquisición de imágenes ImageXpress® y nuestro software de adquisición y análisis de imágenes celulares proporcionan la capacidad de realizar cribados y analizar estos modelos en una única interfaz integrada para reducir considerablemente el tiempo hasta lograr un descubrimiento.

Pasos para un típico ensayo de cultivo celular 3D:

 

Técnicas de adquisición y análisis de imágenes de cultivos celulares 3D

Nuestra tecnología de adquisición de imágenes continúa evolucionando hacia una implementación más sencilla de modelos fisiológicamente más relevantes. Descubra cómo puede ayudar nuestra tecnología a ampliar el cultivo celular 3D de ensayos a pequeña escala al cribado de alto rendimiento.

 

 

Solución para la adquisición 3D

 

Adquisición de imágenes para ensayos 3D

En los últimos años se han producido avances significativos en microscopía y adquisición de imágenes automatizadas para obtener medidas más predictivas y fisiológicamente relevantes para aplicaciones de descubrimiento de fármacos y toxicidad ambiental. La implementación de ensayos más complejos y modelos 3D requiere alta resolución para obtener datos e imágenes de calidad para publicación.

La adquisición de imágenes confocales proporciona una alta relación señal-ruido al reducir la luz fuera de foco para obtener imágenes más nítidas y permitir más detalles celulares, incluso en una muestra gruesa. Vea el vídeo para conocer las técnicas de alto rendimiento sobre cómo adquirir imágenes en 3D usando el sistema ImageXpress Micro Confocal.

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Solución para imágenes 3D

 

Análisis de imágenes para aplicaciones 3D

Existen diferentes tipos de conjuntos de imágenes que pueden generarse, incluso aunque su muestra sea 3D. Puede ser suficiente un único plano o se pueden adquirir múltiples planos. Cuando se adquieren múltiples planos, es útil poder analizarlos individualmente o después de combinarlos en una única proyección 2D. Finalmente, el análisis de la imagen 3D completa puede ser el objetivo del experimento. Vea el vídeo para conocer las técnicas para análisis de imágenes a partir de múltiples planos Z como un volumen 3D usando el software MetaXpress.

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Ventajas de los modelos celulares 3D

Los modelos celulares tridimensionales (3D) son fisiológicamente más relevantes que los cultivos celulares bidimensionales y representan más fielmente los microambientes tisulares, las interacciones célula-célula y los procesos biológicos que tienen lugar in vivo. Ahora puede generar datos más predictivos usando sistemas de adquisición de imágenes de alto contenido (HCI) como el sistema ImageXpress. Al integrar la adquisición de imágenes de alto contenido y el software de análisis como el software MetaXpress® con el módulo de análisis 3D, el sistema ImageXpress se puede utilizar para el análisis, visualización y evaluación en profundidad de estructuras 3D. Esta interfaz única le permitirá afrontar los retos de la adquisición y análisis 3D sin comprometer el rendimiento o la calidad de los datos, proporcionándole confianza en sus descubrimientos.

 

Más información sobre la aplicación y los ensayos de modelos celulares 3D:

  • Investigación con células cancerosas 3D

    Investigación con células cancerosas 3D

    El cáncer implica cambios que permiten a las células crecer y dividirse sin respetar los límites normales, invadir y destruir los tejidos adyacentes y, finalmente, metastatizar a sitios distantes del cuerpo. Los esferoides de cáncer recrean el comportamiento del tumor de una forma mucho más eficiente que los cultivos celulares 2D estándar. Dichos modelos de esferoides 3D se están utilizando con éxito en entornos de cribado para identificar posibles tratamientos contra el cáncer.

    Los investigadores del cáncer necesitan herramientas que les permitan estudiar más fácilmente las complejas y a menudo poco comprendidas interacciones entre las células cancerosas y su entorno, e identificar puntos de intervención terapéutica.

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    Esferoides neuronales 3D

    Esferoides neuronales 3D

    Para acelerar el desarrollo de fármacos eficaces y seguros, existe la creciente necesidad de ensayos con células más complejos, biológicamente relevantes y predictivos para el descubrimiento de fármacos y el cribado de toxicología.

    Mostramos que los ensayos funcionales y morfológicos con esferoides neuronales 3D formados con células derivadas de iPSC humanas se pueden utilizar para la evaluación de fármacos candidatos y de la neurotoxicidad.

  • Cardiotoxicidad

    Cardiotoxicidad

    La cardiotoxicidad o toxicidad cardíaca es un término utilizado para definir compuestos químicos que son tóxicos para el corazón y que causan daño al músculo o la disfunción electrofisiológica del corazón. La evaluación de la cardiotoxicidad es importante en las primeras fases del descubrimiento de fármacos para eliminar del proceso de desarrollo los compuestos potencialmente tóxicos. Por tanto, existe una necesidad creciente de ensayos altamente predictivos in vitro de cardiotoxicidad que utilicen modelos 3D con células biológicamente relevantes y que sean adecuados para el cribado de alto rendimiento.

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    Células en matrices extracelulares

    hidrogeles 3d

    Una forma frecuente de cultivar células en un espacio tridimensional es a través del uso de hidrogeles de matriz extracelular, como Matrigel. Las células se cultivan en una matriz extracelular (MEC) para recrear un entorno in vivo. Las diferencias entre Matrigel y los cultivos celulares 2D se pueden apreciar fácilmente por sus diferentes morfologías celulares, polaridad celular o expresión génica. Los hidrogeles también pueden permitir estudios de migración celular y formación de estructuras 3D, como formación de tubos de células endoteliales en estudios de angiogénesis.

  • Creación de modelos de enfermedades con el nuevo sistema de chip de flujo

    Creación de modelos de enfermedades con el nuevo sistema de chip de flujo

    Creación de modelos de enfermedad con ensayos 3D con células usando un nuevo sistema de chip de flujo y adquisición de imágenes de alto contenido

    Existe un interés creciente en el uso de estructuras celulares tridimensionales (3D) para la realización de modelos de tumores, órganos y tejidos para acelerar la investigación translacional. Aquí describimos un nuevo sistema automatizado de ensayo con organoides (sistema Pu·MA) combinado con chips de flujo basado en microfluídica que puede facilitar los ensayos con células 3D.

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    Descubrimiento y desarrollo de fármacos

    Descubrimiento y desarrollo de fármacos

    El panorama del descubrimiento de fármacos es cambiante y con más científicos centrándose en el desarrollo de líneas celulares, modelos de enfermedades, métodos de cribado de alto rendimiento y modelos celulares 3D fisiológicamente relevantes. La razón de esto es obvia: el uso de sistemas de modelos celulares en investigación que recrean fielmente los estados de la enfermedad de los pacientes o los órganos humanos pueden hacer llegar más rápidamente al mercado tratamientos que salvan vidas.

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  • Centro de Innovación de Organoides

    Centro de Innovación de Organoides

    El nuevo Centro de Innovación de Organoides de Molecular Devices combina tecnologías de última generación con nuevos métodos de biología 3D para solucionar los problemas clave de ampliación de la biología 3D compleja.

    El espacio de colaboración lleva a los clientes e investigadores al laboratorio para probar flujos de trabajo automatizados para el cultivo y cribado de organoides, con la orientación de científicos internos.

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  • Organoide frente a esferoide

    Esferoide y organoide

    Los términos esferoide y organoide se utilizan a menudo indistintamente. Ambos modelos celulares son estructuras multicelulares 3D que recrean mejor el entorno in vivo que sus homólogos celulares 2D. Los organoides normalmente consisten en un cocultivo de células que muestran un elevado orden de autoensamblaje para permitir una representación incluso mejor de respuestas e interacciones celulares in vivo complejas. Por el contrario, los esferoides tienen una estructura 3D más simplificada, lo que les hace aptos para una alta reproducibilidad y ampliación de escala. Funcionalmente, ambos tipos de modelos se utilizan como mejores modelos in vitro para la obtención de datos fisiológicamente más relevantes.

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    Organoides

    Organoides

    Los organoides son microtejidos multicelulares tridimensionales (3D) que se han diseñado para recrear fielmente la compleja estructura y funcionalidad de órganos humanos. Los organoides normalmente consisten en un cocultivo de células que muestran un elevado orden de autoensamblaje que permite una representación incluso mejor de respuestas e interacciones celulares in vivo complejas, en comparación con los cultivos celulares 2D tradicionales.

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  • Esferoides

    Esferoides

    Los esferoides son estructuras 3D multicelulares que recrean las respuestas e interacciones de células in vivo. Pueden ser altamente reproducibles y adaptarse para el cribado de alto contenido. En comparación con las células adherentes cultivadas en monocapas 2D, se cree que las condiciones del crecimiento 3D reflejan más fielmente el entorno natural de las células cancerosas. La adquisición de mediciones a partir de estas estructuras más grandes implica la adquisición de imágenes desde profundidades (planos Z) diferentes dentro del cuerpo de esferoide y permite analizarlas en 3D, o colapsar las imágenes en un único stack 2D antes del análisis.

    Más información 

    Células madre

    Células madre 3D

    Las células madre son una fuente accesible de células primarias que se pueden emplear en estudios a largo plazo para medir respuestas específicas en tipos celulares y tejidos 3D específicos. Los ensayos complejos y los modelos 3D de células derivadas de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) representan mejor la biología tisular y las interacciones celulares, haciéndolos más relevantes para muchos ensayos de toxicidad y cribado de fármacos.

  • Toxicología

    Toxicología

    La toxicología es el estudio de los efectos adversos de compuestos químicos naturales o sintéticos sobre organismos vivos. Constituye una preocupación creciente en nuestro mundo actual, ya que estamos expuestos cada vez a más compuestos químicos, tanto en nuestro entorno como en los productos que utilizamos.

    Más información 

    Organismos completos

    Pez cebra - Organismos completos

    Los sistemas modelo como Drosophila, C. elegans y pez cebra son relevantes para la biología humana, con la ventaja añadida del cribado genético y fenotípico de organismos completos. El cribado en pez cebra ha ganado aceptación como alternativa al cribado en mamíferos debido a las necesidades de espacio y coste reducidos, los tiempos cortos de generación y la fácil manipulación genética. En nuestros estudios del pez cebra utilizamos el sistema ImageXpress Micro y el software MetaXpress para configurar y realizar cribados mediante adquisición automática de imágenes para monitorizar la inhibición de la angiogénesis, cuantificar la reducción de la expresión génica y medir la ototoxicidad y la neurotoxicidad.

Recursos más recientes

Flujo de trabajo de adquisición y análisis de imágenes celulares 3D

El flujo de trabajo de un protocolo de cultivo celular 3D depende del tipo de modelo celular que se cultive. El flujo de trabajo de adquisición y análisis de imágenes celulares 3D que se representa aquí es un ejemplo generalizado de esferoides 3D en una microplaca de 96 o 384 pocillos de fondo plano o redondo. En cada paso se desglosa el proceso desde el cultivo celular al análisis de las imágenes y se destaca las herramientas e instrumentos necesarios para realizar el protocolo de cultivo celular, incluido un sistema automatizado de adquisición de imágenes de alto contenido y el software de adquisición y análisis de imágenes celulares.

 

Flujo de trabajo de adquisición y análisis de imágenes celulares 3D
 
Cultivo de esferoides

CULTIVO DE ESFEROIDES

Las células 3D se pueden cultivar directamente en una placa de adherencia ultrabaja (ULA) de fondo redondo para desarrollar la forma esférica típica de un esferoide. Las células también pueden crecerse en material de laboratorio alternativo, como una plaza de Petri, un matraz u otra microplaca, antes de la transferencia a una placa para adquisición de imágenes.

Placas de 96 o 384 pocillos

Placas de 96 o 384 pocillos

La mayoría de los cultivos celulares 3D para el cribado de alto contenido y alto rendimiento se realizan en microplacas de 96 o 384 pocillos. Las microplacas ULA de fondo en U o redondo facilitan la forma esférica para formar los esferoides o también se pueden cultivar en una microplaca de fondo plano usando hidrogeles para simular las matrices extracelulares (MEC). En los protocolos optimizados de cultivos celulares de esferoides para el sistema de adquisición de imágenes de alto contenido ImageXpress® Micro Confocal se pueden utilizar placas ULA de 96 y 384 pocillos de fondo en U con un procedimiento de tinción de un único paso que reduce el tiempo de ensayo y minimiza la variabilidad.

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Spectra
Tratamiento con compuestos

TRATAR CON COMPUESTOS

Tras la formación del esferoide, se añaden a los pocillos compuestos y, a continuación, se incuban durante uno o varios días, dependiendo del mecanismo que se esté estudiando. Generalmente, se emplean tiempos más cortos para estudiar la apoptosis y tiempos más largos para estudios multiparamétricos de citotoxicidad. Para tratamientos farmacológicos que requieren una mayor duración, los compuestos se renuevan periódicamente durante la incubación. La concentración de los compuestos y el periodo de incubación dependen del protocolo elegido.

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Teñir con marcadores

TEÑIR CON MARCADORES

Una vez finalizado el tratamiento con compuestos, se añaden las tinciones directamente a los medios. Se pueden emplear colorantes que no requieren lavado para evitar perturbar los esferoides, aunque estos se pueden lavar cuidadosamente incluso con automatización, si fuera necesario.

Placas de 96 o 384 pocillos

Kits de ensayo

Kits de ensayo sólidos y fáciles de usar para investigación en ciencias biológicas, descubrimiento y desarrollo de fármacos y bioensayos. Nuestros kits de ensayo se han optimizado para su uso con nuestros instrumentos. Se pueden realizar cribados de compuestos en fases más tempranas del descubrimiento de fármacos y permitir la caracterización de un perfil completo de concentración-respuesta de compuestos problema para viabilidad celular, proliferación celular, axiogénesis y más.

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Sistema de adquisición de imágenes

Sistema de adquisición de imágenes de alto contenido

El sistema ImageXpress Micro Confocal es una solución exclusiva de adquisición de imágenes confocales con capacidad para adquirir imágenes de más de un millón de pocillos a la semana. El software MetaXpress permite la adquisición de Z-stacks 3D. Las imágenes del plano Z se pueden guardar individualmente o combinarse en una única imagen de proyección 2D utilizando un algoritmo matemático.

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Adquisición de imágenes celulares 3D

ADQUISICIÓN DE IMÁGENES CELULARES 3D

Se pueden capturar imágenes individualmente dentro del cuerpo del esferoide o como Z-stack (múltiples imágenes tomadas a diferentes profundidades) utilizando un equipo especializado de adquisición de imágenes.

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Analice

ANÁLISIS DE LA IMAGEN CELULAR 3D

Se puede utilizar el software de análisis de imágenes celulares para realizar un análisis cuantitativo de las imágenes de las células para evaluar y monitorizar la expresión de las células frente a diferentes marcadores y cuantificar las lecturas biológicas.

Software de adquisición de imágenes de alto contenido

Software de adquisición de imágenes de alto contenido

El software de adquisición y análisis de imágenes de alto contenido MetaXpress es una herramienta de análisis multinivel para una amplia variedad de aplicaciones 2D y 3D optimizadas para el sistema ImageXpress Micro Confocal. Los módulos de aplicación de adquisición y análisis integrados para modelos celulares 3D simplifican la cuantificación de alto rendimiento de estructuras 3D con mediciones de volumen, intensidad y distancia.

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Recursos para células 3D

Vídeos y seminarios web

Scale Up Your Screening: Integrating Automation Into 3D Biology for Therapeutic Drug Discovery

Are Organoids the Future of Drug Discovery?

Automating 3D Organoid Models and Assay Workflows

Using Differentiated iPSCs to Build Ready-to-use 3D Models

The search for answers: Using lab automation with patient-derived tumoroids to find more relevant therapies for clinically aggressive cancers

Serie de seminarios de adquisición de imágenes 3D

Nuevo estándar en el cultivo de organoides y análisis basados en imágenes

BAB400 integrado con el sistema de adquisición de imágenes de alto contenido ImageXpress® Confocal HT.ai

BAB400 integrado con el sistema de adquisición de imágenes de alto contenido ImageXpress® Confocal HT.ai

Automatice sus flujos de trabajo de alto rendimiento de biología 3D

Cómo la biología 3D está conformando el futuro del descubrimiento de fármacos

Cómo la biología 3D está conformando el futuro del descubrimiento de fármacos

Aproveche los flujos de trabajo automatizados completos para poder realizar ensayos con organoides complejos

Organización estructural y análisis funcional de las respuestas a compuestos en microtejidos humanos 3D de cultivo tricelular cardíacos derivados de iPSC

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Automatización del ensayo de “órgano en un chip”: Cultivo, adquisición y análisis automáticos de imágenes de angiogénesis

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Desafíos para el cribado de fármacos de sistemas biológicos complejos

Desafíos para el cribado de fármacos de sistemas biológicos complejos

Adquisición de imágenes de modelos tisulares 3D y automatización de “órgano en un chip”

Laboratorio pequeño, desafíos grandes: Cómo puede el lector correcto influir en la productividad

Suba de nivel su cultivo celular 3D: de investigación a alto rendimiento

Mejore la adquisición de imágenes de biología 3D de alto contenido con la preparación automática de muestras

Mejora de los modelos 3D de enfermedades: Cribado fenotípico de alto rendimiento automatizado con una plataforma de “órgano en un chip”

Automatización del cultivo y adquisición de imágenes de alto contenido de organoides 3D para la evaluación in vitro de los efectos de compuestos

Introducción a los modelos 3D de tejidos humanos y adquisición de imágenes

Showcase de innovación de ISSCR 2021: Cultivo y adquisición de imágenes de alto contenido automatizados de organoides 3D de pulmón y cardíacos

Recorrido por el Centro de Innovación de Organoides

Recorrido por el Centro de Innovación de Organoides

Captación de la complejidad de la biología 3D: Organoides para la creación de modelos de enfermedades y la investigación de la toxicidad

Creación de modelos de enfermedad en el siglo XXI: Ensayos automatizados con organoides con adquisición de imágenes 3D

Cultivo celular 3D, aclaramiento de tejidos y adquisición de imágenes de alto contenido en la búsqueda de soluciones efectivas para la EHGNA

Transición de ensayos de alto contenido a 3D: Oportunidades científicas y problemas de la adquisición de imágenes

Implementación de esferoides neuronales 3D en el descubrimiento de fármacos

Desarrollo de modelos tisulares de “órgano en un chip” de alto rendimiento para el descubrimiento de fármacos mediante adquisición de imágenes de alto contenido

Soluciones para la adquisición de imágenes 3D de alto rendimiento usando adquisición de imágenes de alto contenido

Soluciones para la adquisición de imágenes 3D de alto rendimiento usando adquisición de imágenes de alto contenido

Soluciones para el análisis de alto contenido de imágenes 3D

Soluciones para el análisis de alto contenido de imágenes 3D

Máscara de actina con máscara de vasos con FITC en pez cebra

Máscara de actina con máscara de vasos con FITC en pez cebra

Investigación de la angiogénesis: Los sistemas de adquisición de imágenes de alto contenido ayudan a aprovechar el potencial completo de los modelos tisulares 3D

Investigación de la angiogénesis: Los sistemas de adquisición de imágenes de alto contenido ayudan a aprovechar el potencial completo de los modelos tisulares 3D

Modelos tisulares relevantes a nivel fisiológico utilizando una plataforma de “órgano en un chip” de alto rendimiento

Modelos tisulares relevantes a nivel fisiológico utilizando una plataforma de “órgano en un chip” de alto rendimiento

Productos y servicios relacionados

Los sistemas automatizados de adquisición de imágenes ImageXpress son la mejor combinación de velocidad, sensibilidad y flexibilidad en una solución integral para sus aplicaciones 2D o 3D y pueden adaptarse a diferentes tipos de portaobjetos y formatos de placas. Nuestros sistemas de adquisición de imágenes ImageXpress permiten una visualización superior de muestras gruesas minimizando la fluorescencia de fondo y aumentando la definición, cuyo resultado es una segmentación de la imagen exacta. Incremente la relevancia biológica de sus ensayos de cribado con una integración perfecta entre la adquisición y el análisis de células en un espacio 3D para obtener medidas de volumen, intensidad y distancia.