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Soluzioni per la ricerca oncologica

Soluzioni bioanalitiche per la comprensione delle vie cellulari e delle interazioni cellulari nella ricerca oncologica

Imaging 3D e analisi di modelli cellulari come sferoidi, organoidi e sistemi biologici organ-on-a-chip per lo screening di composti terapeutici antitumorali

Lo sviluppo di tumori implica alterazioni che consentono alle cellule di crescere e dividersi senza rispettare i limiti normali, di invadere e distruggere tessuti adiacenti e infine di metastatizzare in sedi distanti dell’organismo. I ricercatori in campo oncologico necessitano di strumenti che consentano loro di studiare più facilmente le complesse e spesso poco conosciute interazioni tra le cellule tumorali e il loro ambiente e di identificare target di intervento terapeutico.

Scoprite i nostri sistemi di imaging ad alto contenuto e la nostra soluzione software di analisi progettati per facilitare la ricerca oncologica mediante l’uso di modelli cellulari 3D biologicamente rilevanti, come sferoidi, organoidi e sistemi organ-on-a-chip che simulano l’ambiente in vivo di un tumore o un organo.

Flusso di lavoro per l’analisi di sferoidi

Figura 1: flusso di lavoro per l’analisi di sferoidi in un ambiente di screening ad alto rendimento. Un singolo sferoide può essere coltivato in una piastra a 96 o 384 pozzetti, trattato con un composto e colorato con una combinazione di coloranti visualizzabili senza lavaggi. Se desiderato, gli sferoidi possono anche essere fissati. (Destra) Immagini in luce trasmessa di cellule HCT116 ottenute mediante acquisizione in time-lapse nel corso di 63 ore con il sistema ImageXpress Micro Confocal per mostrare la formazione di uno sferoide (obiettivo 10X).

 

Vantaggi della tecnologia di imaging 3D per gli sferoidi tumorali

Gli sferoidi tumorali riproducono il comportamento dei tumori in maniera molto più efficace rispetto alle colture cellulari 2D standard. Questi modelli 3D basati su sferoidi vengono utilizzati con successo negli ambienti di screening per identificare potenziali composti terapeutici antitumorali. Questi sistemi di coltura possono essere utilizzati in analisi multiparametriche per quantificare diversi risultati biologici, accelerando lo sviluppo di farmaci antitumorali.

Tra i principali benefici:

  • Lo sviluppo di tecnologie di imaging 3D ad alto contenuto rappresenta un progresso importante che facilita l’esecuzione di analisi più accurate e pertinenti
  • I sistemi di coltura 3D possono produrre rapidamente sferoidi di cellule tumorali umane uniformi, utilizzabili in formati ad alto rendimento per accelerare lo sviluppo di farmaci antitumorali
  • La ricerca basata sull’analisi di immagini confocali 3D di cellule tumorali ha permesso la caratterizzazione multiparametrica di numerosi risultati biologici

 

 

Flusso di lavoro per l’analisi di sferoidi tumorali 3D in un ambiente di screening ad alto rendimento

Gli sferoidi possono essere coltivati in piastre a 96 o 384 pozzetti, trattati con composti e colorati con coloranti che permettono di identificare i processi cellulari in atto e le vie di segnalazione coinvolte. In alcuni casi, gli sferoidi possono essere sottoposti a imaging senza lavaggi; se desiderato, possono anche essere fissati.

Semplificate il vostro flusso di lavoro nel campo dell’oncologia con un’ampia gamma di sistemi di imaging, screening cellulare e lettori per micropiastre.

 

 

Questo flusso di lavoro illustra un processo semplificato per l’analisi degli sferoidi e indica i sistemi che possono aiutarvi a semplificare le vostre attività di ricerca e aumentare il rendimento.

  1. Coltivazione degli sferoidi – Le cellule tumorali possono essere coltivate direttamente in una piastra a fondo tondo ad attacco ultra basso (Ultra-Low Attachment, ULA) o in un altro contenitore in modo che sviluppino la tipica morfologia di uno sferoide. Altri tipi di contenitori permettono la crescita di vari sferoidi in un singolo pozzetto.

  2. Trattamento con composti – Dopo la formazione degli sferoidi, i composti vengono aggiunti nei pozzetti alle concentrazioni desiderate e poi incubati per uno o più giorni, a seconda del meccanismo in studio.

  3. Colorazione per marcatori – Dopo il completamento del trattamento con i composti, vengono aggiunti coloranti direttamente nel terreno di coltura. È possibile utilizzare coloranti che non richiedono lavaggi per evitare di disturbare gli sferoidi, ma questi possono essere lavati con attenzione, anche con l’uso di sistemi automatizzati, se necessario.

  4. Acquisizione di immagini degli sferoidi – È possibile acquisire singole immagini o una serie di immagini a profondità diverse (z-stack) all’interno del corpo degli sferoidi utilizzando apparecchiature di imaging specializzate.

  5. Analisi delle cellule tumorali – Utilizzare un software di analisi dell’imaging cellulare per eseguire un’analisi quantitativa delle immagini delle cellule allo scopo di monitorare l’espressione di marcatori diversi e quantificare le letture biologiche.

 

 


 

 

Imaging confocale ad alto rendimento di sferoidi per lo screening di composti terapeutici per i tumori

 

Negli ultimi anni, sono stati compiuti progressi significativi nello sviluppo di aggregati di cellule tumorali in vitro da utilizzare come modelli di ambienti tissutali in vivo. Quando seminati in un pozzetto di una micropiastra a fondo tondo ad attacco basso, questi aggregati formeranno uno sferoide individuale. Si ritiene che gli sferoidi riproducano il comportamento dei tumori in maniera più efficace rispetto alle normali colture cellulari bidimensionali (2D) perché, proprio come i tumori, contengono sia cellule esposte in superficie che cellule relegate in profondità, cellule proliferanti e non proliferanti, un centro ipossico e uno strato esterno di cellule ben ossigenate. Questi modelli 3D basati su sferoidi vengono utilizzati con successo negli ambienti di screening per identificare potenziali composti terapeutici antitumorali.

Benché lo sviluppo di solidi saggi sugli sferoidi comporti numerose problematiche, l’uso di sistemi automatizzati di imaging ad alto contenuto e ad alto rendimento rappresenta un progresso significativo che facilita l’esecuzione di analisi più pertinenti sui farmaci chemioterapici candidati

  • Acquisizione di un intero sferoide in un singolo campo visivo con ingrandimento 20X
  • Screening di sferoidi 3D biologicamente rilevanti in piastre a 96 o 384 pozzetti
  • Uso dell’imaging confocale per rilevare accuratamente le risposte cellulari
  • Risparmio di spazio di archiviazione mediante il salvataggio delle sole ricostruzioni 2D delle immagini dei piani z

 

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Figura 1. Rapido screening di sferoidi 3D in micropiastre

Rapido screening di sferoidi 3D in micropiastre

(1a) Montaggio di anteprime di immagini di sferoidi di cellule HCT116 in una piastra a 96 pozzetti trattata con composti e visualizzata con un obiettivo Plan Fluor 10X. Sovrapposizione della colorazione dei nuclei con Hoechst (blu) e del marcatore dell’apoptosi CellEvent Caspase 3/7 (verde).

(1b) I controlli non trattati si trovano nella colonna 4 e (1c) una risposta mediata dalla caspasi 3/7 è evidente nelle colonne 5-7, in cui è stato aggiunto paclitaxel con diluizioni seriali 1:3 a partire da una concentrazione 1 µM nella fila A (3 replicati).

(1d, 1e) Undici piani z sono stati combinati in un’immagine 2D di proiezione massima e analizzati con un modulo personalizzato semplice. Sono mostrate immagini grezze caratterizzate da un basso e un alto grado di apoptosi con le corrispondenti maschere di segmentazione (blu reale = nuclei, rosa = cellule apoptotiche).

 

 


 

 

Applicazioni e saggi

Molecular Devices, una delle aziende leader nel campo dell’imaging cellulare, offre un’ampia gamma di strumenti per sostenere la ricerca nel campo delle scienze naturali, la scoperta farmacologica e gli screening ad alto rendimento. I nostri sistemi di imaging ad alto contenuto possono promuovere il successo dei vostri studi bioanalitici nel campo della ricerca oncologica. Forniamo anche numerose configurazioni dei nostri lettori per micropiastre multimodali e una linea di scanner per microarray di facile utilizzo.

Scoprite in che modo la nostra tecnologia può aiutarvi nelle vostre attività di ricerca nel campo dei composti terapeutici antitumorali.

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