Soluciones para investigación del cáncer
Estudio de las vías e interacciones celulares en la investigación del cáncer con adquisición de imágenes 3D
Cribado de tratamientos contra el cáncer con adquisición de imágenes 3D de esferoides, organoides y sistemas de “órgano en un chip”
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 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.
Descubra nuestros sistema de cultivo celular automatizado, sistemas de adquisición de imágenes de alto contenido y las soluciones de software de análisis que facilitan la investigación del cáncer utilizando modelos celulares 3D biológicamente relevantes como esferoides, organoides y sistemas de “órgano en un chip” que simulan el entorno in vivo de un tumor o un órgano.
Organoides de cáncer colorrectal derivados de pacientes. Azul: núcleos, verde: actina, rojo: mitocondrias.
Ventajas de la tecnología de adquisición de imágenes 3D para esferoides de cáncer
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. Estos sistemas de cultivo se pueden utilizar en análisis multiparamétricos para cuantificar diferentes resultados biológicos, acelerando el desarrollo de fármacos contra el cáncer.
Los beneficios clave son:
- El desarrollo de adquisición de imágenes 3D de alto contenido significa un paso importante para facilitar análisis más relevantes y exactos.
- Los sistemas de cultivo 3D pueden producir rápidamente esferoides uniformes de células cancerosas humanas que pueden emplearse en formato de alto rendimiento para acelerar el desarrollo de fármacos contra el cáncer.
- La investigación con análisis de imágenes 3D confocales de células cancerosas ha permitido la caracterización multiparamétrica de muchos resultados biológicos.
Flujo de trabajo para el análisis de esferoides de cáncer 3D en un entorno de cribado de alto rendimiento
Los esferoides se pueden crecer en placas de 96 o 384 pocillos, tratarlos con compuestos y teñirlos con colorantes que muestren los procesos y vías celulares en funcionamiento. En algunos casos pueden adquirirse imágenes de los esferoides sin necesidad de lavado; también se pueden fijar si se desea.
Simplifique su flujo de trabajo de oncología con una amplia diversidad de sistemas de adquisición de imágenes, cribado celular y lectores de microplacas.
El flujo de trabajo ilustra un proceso simplificado para el análisis de esferoides en el que se destacan los sistemas que pueden ayudarlo a optimizar la investigación e incrementar su rendimiento.
Cultivo de los esferoides: Las células cancerosas se pueden cultivar directamente en una placa de fondo redondo de adherencia ultrabaja (ULA), u otro material de laboratorio que permita desarrollar la morfología típica de un esferoide. Otro material de laboratorio permite crecer varios esferoides en un único pocillo.
Tratar con compuestos: Tras la formación del esferoide, se añaden a los pocillos compuestos a las concentraciones deseadas y, a continuación, se incuban durante uno o varios días, dependiendo del mecanismo que se esté estudiando.
Tinción de marcadores: Una vez finalizado el tratamiento con compuestos, se añaden los colorantes 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.
Adquisición de imágenes del esferoide – 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.
Análisis de las células cancerosas: Se puede utilizar el software de adquisición y análisis de imágenes celulares para realizar un análisis cuantitativo de las imágenes de las células para monitorizar la expresión de diferentes marcadores y cuantificar las lecturas biológicas.
Adquisición de imágenes confocales de alto rendimiento de esferoides para el cribado de tratamientos para el cáncer
En los últimos años se ha producido un progreso significativo en el desarrollo de agregados de células tumorales in vitro para su uso como modelos de entornos tisulares in vivo. Cuando estos agregados se siembran en un pocillo de una microplaca de fondo redondo de baja adherencia forman un esferoide definido. Se cree que los esferoides recrean el comportamiento del tumor más eficazmente que los cultivos celulares bidimensionales (2D) normales porque, al igual que los tumores, contienen tanto células expuestas en la superficie como profundamente enterradas, células en proliferación o no, y un centro hipóxico con una capa de células exterior bien oxigenada. Dichos modelos de esferoides 3D se están utilizando con éxito en entornos de cribado para identificar posibles tratamientos contra el cáncer.
Si bien existen algunas dificultades para desarrollar ensayos sólidos con esferoides, el uso de la adquisición automatizada de imágenes de alto rendimiento y alto contenido es un paso importante para facilitar análisis más relevantes de candidatos a fármacos quimioterapéuticos.
- Capture un esferoide completo en un único campo de visión con un aumento de 20X.
- Realice cribados biológicamente relevantes de esferoides 3D en formato de 96 o 384 pocillos.
- Utilice la adquisición de imágenes confocales para detectar con exactitud las respuestas celulares.
- Conserve espacio de almacenamiento guardando únicamente las reconstrucciones 2D de las imágenes del plano Z.
Figura 1. Cribado rápido de esferoides 3D en microplacas
(1a) Montaje de miniaturas de imágenes de esferoides HCT116 en una placa de 96 pocillos tratados con compuestos e imágenes adquiridas con un objetivo Plan Fluor 10X. Los núcleos teñidos con Hoechst (azul) se han superpuesto con el marcador de apoptosis CellEvent Caspase 3/7 (verde).
(1b) Los controles no tratados están en la columna 4 y (1c) en las columnas 5-7 es evidente una respuesta de la caspasa 3/7 en las que se diluyó paclitaxel en serie 1:3 partiendo de 1 µM en la fila A (replicados de 3 en horizontal).
(1d, 1e) Se combinaron 11 planos Z en una imagen de proyección máxima 2D y se analizó con un módulo personalizado simple. Se muestran las imágenes sin procesar que presentan un grado bajo y alto de apoptosis con sus correspondientes máscaras de segmentación (azul = núcleos, rosa = células apoptóticas).
Aplicaciones y ensayos
Molecular Devices, líder del sector en soluciones de biología compleja, ofrece una gran variedad de herramientas para ayudar en la investigación en ciencias de la vida, el descubrimiento de fármacos y el cribado de alto rendimiento. Nuestros sistemas de cultivo celular automatizado guiado por IA y de adquisición de imágenes de alto contenido pueden impulsar el éxito de sus iniciativas en investigación bioanalítica del cáncer. También ofrecemos varias configuraciones de nuestros lectores de microplacas multimodo, así como una línea de escáneres de micromatrices fáciles de usar.
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