Investigación de células madre
Adquisición y análisis automáticos de imágenes de células madre de ensayos complejos y modelos 3D de células derivadas de iPSC
Investigación de células madre
Las células madre proporcionan a los investigadores nuevas oportunidades para estudiar dianas y vías que son más relevantes para procesos patológicos. Ofrecen un modelo más realista para identificar y confirmar nuevas dianas para fármacos y generar antes datos de farmacología y toxicología, con una mayor capacidad de traslación al ámbito clínico. Además, la aplicación de células madre en el desarrollo de fármacos crea una nueva vía para los medicamentos personalizados, lo que podría reducir al mismo tiempo, o incluso sustituir, la necesidad de pruebas en animales.
Las células derivadas de células madre pluripotentes inducidas (Induced pluripotent stem cell-derived cells, iPSC) permiten a los investigadores estudiar células primarias sin las limitaciones que se encuentran tradicionalmente en la obtención de dichas células.
Beneficios de la investigación con células madre
La industria biofarmacéutica continúa adaptando más ensayos con células para el cribado primario y secundario por su mayor importancia biológica y el mayor valor de la información. Como parte de esta evolución, existe el deseo de pasar de líneas celulares estables inmortalizadas a células primarias y células madre. Las células madre ofrecen las ventajas de proporcionar una información clínicamente más relevante que las líneas celulares, estar disponibles en mayores cantidades y mostrar una mayor reproducibilidad de los ensayos que las células primarias. Por tanto, existe un gran interés en ensayos automatizados con células madre para su uso como herramientas de cribado en las primeras fases del desarrollo de fármacos y para evaluar los posibles efectos tóxicos de compuestos nuevos.
Los flujos de trabajo para ensayos con células madre son similares a otros ensayos con células, aunque hay algunas diferencias fundamentales. Con frecuencia, los ensayos con células madres implican la diferenciación por la necesidad de comenzar con células indiferenciadas, o porque el ensayo estudia el proceso de diferenciación. Monitorizar el tipo y el número de células a menudo es importante cuando hay presente más de un linaje, o aparecen tanto células maduras como indiferenciadas. En consecuencia, los requisitos de análisis de datos y visualización son más complejos ya que se necesitan múltiples lecturas de múltiples tipos celulares.
Adquisición de imágenes de células madre: técnicas y herramientas para el cribado de alto contenido
Los ensayos complejos y los modelos 3D de células derivadas de iPSC representan mejor la biología tisular y las interacciones celulares, haciéndolos más relevantes para muchos ensayos de toxicidad y cribado de fármacos. Como consecuencia, el desarrollo de ensayos cuantitativos de alto rendimiento con cultivos 3D es un área activa de investigación. Los complicados flujos de trabajo de adquisición y análisis de imágenes 3D dificultan ampliar estos ensayos para el cribado.
Los sistemas de adquisición de imágenes de alto contenido ImageXpress® Micro y el módulo de análisis 3D MetaXpress® nos permiten implementar un flujo de trabajo más sencillo para cuantificar y visualizar estructuras 3D.
Ensayo de hepatotoxicidad usando esferoides 3D de microtejidos hepáticos derivados de iCell Hepatocytes.
(A) Se crecieron iCell Hepatocytes en formato 2D durante siete días antes de usarlos para preparar los cultivos 3D. Una vez formados los esferoides, los microtejidos hepáticos se trataron con compuestos durante 72 horas, posteriormente, se tiñeron durante dos horas y se tomaron imágenes. Los planos Z se adquirieron usando el sistema ImageXpress Micro Confocal.
(B) Las imágenes de plano Z adquiridas se utilizaron para generar conjuntos de segmentación de la imagen 2D y 3D que se analizaron para cuantificar las características fenotípicas de los cultivos 3D.
Aplicaciones de células madres y herramientas para transformar sus datos en información biológica única.
El flujo de trabajo con células madre exige una serie de complejos tipos de ensayo para monitorizar todas las fases, desde el crecimiento y expansión iniciales hasta la diferenciación, control de calidad y, finalmente, ensayos predictivos para investigación terapéutica y descubrimiento de fármacos. Nuestro paquete de soluciones de hardware y software permite el análisis automático de células madre en muchos de los pasos del flujo de trabajo. Seguimos desarrollando nuevas técnicas para ayudar a condensar y automatizar aún más el flujo de trabajo para los ensayos con células madre.