Cómo se desarrollan, se adquieren imágenes y se analizan los cultivos celulares de organoides automatizados
En nuestra última publicación, los científicos de Molecular Devices analizan los avances en las tecnologías celulares y demuestran un flujo de trabajo integrado que permite procesos automatizados de cultivo celular e imágenes para supervisar el desarrollo y caracterizar las respuestas complejas en organoides 3D.
Métodos de obtención de imágenes de alto contenido para organoides de cultivos celulares automatizados
Al utilizar organoides para el modelado de enfermedades y la evaluación de los efectos compuestos, la calidad de las imágenes es importante para el análisis posterior. Para una evaluación cuantitativa y sólida máxima de los cambios fenotípicos en los organoides, así como para aumentar el rendimiento de experimentos y pantallas, las soluciones automatizadas de análisis y adquisición de imágenes de alto rendimiento son de vital importancia.
La microscopía confocal permite obtener imágenes eficientes de objetos 3D, incluidos esferoides, organoides y modelos de órgano en chip. Un microscopio confocal, como el sistema de obtención de imágenes de alto contenido ImageXpress® Confocal HT.ai, utiliza una fuente de luz láser de siete canales con ocho canales de obtención de imágenes para permitir ensayos altamente multiplexados; la tecnología confocal de disco giratorio para penetrar más profundamente en muestras de tejido grueso para obtener imágenes más nítidas; y el objetivo de inmersión en agua aumenta la relación señal/ruido, mejora la resolución z y disminuye las aberraciones ópticas para obtener imágenes más nítidas y nítidas
Los métodos tradicionales de análisis de imágenes pueden ser increíblemente intrincados y laboriosos cuando se realizan manualmente o incluso semiautomáticamente. Existe siempre la posibilidad de error humano y sesgo debido a la naturaleza compleja y muy detallada de la tarea. Cuando a esto se añade la naturaleza repetitiva, prolongada y a menudo laboriosa del flujo de trabajo, surge la oportunidad de aplicar el aprendizaje automático.
El software avanzado de análisis de imágenes proporcionaría información sobre los cambios en los fenotipos. El software de adquisición y análisis de imágenes de alto contenido MetaXpress® permite a los usuarios encontrar y caracterizar esferoides y, a continuación, contar y caracterizar células dentro de esferoides, así como objetos subcelulares. Puede evaluar los detalles específicos de los cultivos celulares 3D, como el volumen, el diámetro, la forma y la intensidad, lo que también le ayuda a clasificar y organizar los datos según las características organoides.
IN Carta® Image Analysis Software es una herramienta de segmentación de imágenes basada en aprendizaje profundo que permite un sólido análisis de organoides y células sin etiquetas. Las herramientas de aprendizaje automático pueden convertir datos de imágenes complejas en resultados procesables. Esta solución ayudó a los investigadores a clasificar los organoides en función del tamaño y el diámetro.
En general, nuestras tecnologías patentadas AgileOptix en microscopía confocal cuentan con las cualidades que pueden trazar detalladamente la compleja estructura de los organoides 3D.
Aplicaciones de organoides para el descubrimiento y desarrollo de fármacos
Los organoides son cada vez más importantes en los campos de la investigación del cáncer,la neurobiología, la investigaciónde células madre y el descubrimiento de fármacos, ya que permiten el modelado mejorado de tejidos humanos. Derivados de células madre, los organoides pueden diferenciarse en una amplia gama de tipos de tejido, incluidos el pulmón, el cerebro y el intestino, por nombrar algunos. Debido a que estos microtejidos 3D imitan los órganos in vivo, pueden proporcionar a los investigadores una mayor visión de los mecanismos del desarrollo humano y la enfermedad, por ejemplo:
Organoides pulmonares (pulmón)
organoides intestinales (intestinales)
organoides cerebrales (cerebrales)
PDO/tumoroides
Los organoides derivados del paciente (PDO), o tumoroides, son cultivos 3D que pueden generarse a partir de tumores primarios de pacientes individuales. Los tumoroides son herramientas muy valiosas para la investigación del cáncer, el desarrollo de fármacos y la medicina personalizada.
Por ejemplo, un tratamiento eficaz contra el cáncer es crucial en la supervivencia de los pacientes con cáncer. Esto requiere el uso de modelos tumorales clínicamente relevantes para comprender la biología de la enfermedad, analizar biomarcadores tumorales, detectar los fármacos antineoplásicos más eficaces y proporcionar una plataforma para estudiar las respuestas a los tratamientos dirigidos.
Protocolo de automatización de flujos de trabajo de biología 3D
Debido a la complejidad de los organoides, se necesitan técnicas de análisis y obtención de imágenes 3D más sofisticadas para caracterizar estos ensayos biológicos de forma precisa y eficiente. Actualmente se utilizan con frecuencia sistemas automatizados de adquisición de imágenes confocales y software de análisis de imágenes 3D para ayudar a los investigadores a simplificar su flujo de trabajo y obtener resultados óptimos.
Nuestro flujo de trabajo de cribado de organoides demuestra un método integral que utiliza tecnología líder de todo el sector para el cultivo celular automatizado, la monitorización y la obtención de imágenes de alto contenido. La célula de trabajo integrada incluye nuestro lector de microplacas SpectraMax®, la lavadora de microplacas Aquamax, los generadores de imágenes de alto contenido ImageXpress® Confocal, la incubadora automatizada de CO2, el manipulador de líquidos automatizado y un robot colaborativo. Con un software de programación intuitivo, los investigadores pueden controlar el flujo de trabajo 3D para automatizar la siembra, el intercambio de medios y la supervisión del desarrollo de organoides. Además, el método permite la automatización de las pruebas de compuestos y la evaluación de los cambios fenotípicos.
En nuestro Organoid Innovation Center (OIC) mostramos estas tecnologías de vanguardia con nuevos métodos de biología 3D para abordar los desafíos clave de escalar 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.
