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Imaging su cellule vive

Sviluppo di saggi che permettono di riprodurre al meglio le caratteristiche delle cellule in vivo

Cos’è l’imaging su cellule vive?

L’imaging su cellule vive è lo studio della struttura e funzione cellulare in cellule viventi mediante tecniche di microscopia. Permette la visualizzazione e la quantificazione di processi cellulari dinamici in tempo reale. La capacità di studiare la struttura, la funzione e l’organizzazione cellulare e subcellulare in sistemi viventi favorisce lo sviluppo di saggi a maggiore rilevanza biologica e in grado di prevedere meglio la risposta dell’organismo umano ai nuovi farmaci candidati. L’imaging su cellule vive può essere utilizzato in un’ampia varietà di aree e applicazioni biologiche e può implicare, ad esempio, l’esecuzione di saggi cinetici di lunga durata o la marcatura fluorescente di cellule vive.

Video in time-lapse della divisione cellulare di fibroblasti. L’imaging in time-lapse è stato eseguito per un tempo totale di 18 ore. I fibroblasti esprimevano stabilmente mCherry-H2B (rosso, nuclei) e GFP-β-tubulina (verde, tubulina)

Benefici della ricerca su cellule vive

L’imaging su cellule vive è uno strumento di ricerca fondamentale nei laboratori di biologia cellulare e in un’ampia varietà di settori e ha portato alla scoperta di target farmacologici e farmaci candidati nonché di meccanismi molecolari coinvolti nelle malattie. Per questi ricercatori è cruciale la possibilità di sviluppare saggi in grado di riprodurre al meglio le caratteristiche delle cellule in vivo. Di seguito sono riportati alcuni vantaggi associati all’imaging su cellule vive:

  • Il monitoraggio di cellule vive nel tempo fornisce più di una semplice istantanea di cosa sta succedendo nelle cellule e allo stesso tempo offre la possibilità di visualizzare eventi transitori che potrebbero sfuggire nei saggi al punto finale, permettendo di identificare i punti temporali ottimali da prendere in esame in questo tipo di saggi.
  • La rigorosa regolazione delle condizioni ambientali assicura che i processi e le strutture cellulari in studio si trovino nel loro stato fisiologico nativo.
  • L’imaging su cellule vive nel loro stato naturale riduce al minimo gli artefatti che possono derivare da altre tecniche di imaging, come la fissazione delle cellule e l’immunocolorazione.
  • È possibile studiare simultaneamente in tempo reale la localizzazione e il trasporto delle biomolecole cellulari insieme alla progressione di varie vie di segnalazione.
  • L’acquisizione di immagini sul piano laterale e assiale nel corso del tempo permette di generare immagini e dati 4D.
  • L’imaging delle dinamiche molecolari nelle cellule vive genera dati qualitativi e quantitativi che non possono essere ottenuti mediante altre metodiche biochimiche.

 

Flusso di lavoro per l’imaging e l’analisi cellulare

I protocolli utilizzati per la coltura, la semina e il mantenimento delle cellule vive variano in base ai diversi modelli cellulari; tuttavia, i passaggi riportati di seguito descrivono un flusso di lavoro generale per i saggi su cellule vive.

 

 

  1. Seminare le cellule nel contenitore prescelto (vetrini multipozzetto, piastre, micropiastre)

  2. Trattamento delle cellule – Eseguire i trattamenti cellulari con i composti desiderati, RNAi, ecc., se previsti nel flusso di lavoro del saggio.

  3. Colorazione per marcatori –  Se necessario, marcare le cellule con i fluorofori desiderati (coloranti fluorescenti, proteine fluorescenti – peptidi di fusione, ecc.)

  4. Controlli ambientali – Se il tempo di acquisizione è prolungato o il saggio è un esperimento su cellule vive in time-lapse (continuo o discontinuo), assicurarsi che esista un controllo completo delle condizioni ambientali, compresi i gas presenti, la temperatura e l’umidità.

  5. Acquisizione di immagini delle cellule – Collocare la piastra nel sistema di imaging automatizzato e iniziare l’acquisizione delle immagini delle cellule vive.

  6. Analisi delle immagini delle cellule – Utilizzare un software di analisi per imaging cellulare per eseguire un’analisi quantitativa delle immagini delle cellule vive
     

 

Sistema di imaging su cellule vive

I sofisticati sistemi di imaging su cellule vive offrono la possibilità di regolare le condizioni ambientali per preservare la salute e la vitalità delle cellule monitorando allo stesso tempo le dinamiche molecolari e cellulari dal livello di singola cellula al livello di organismo. Dallo studio di eventi a cinetica rapida all’esecuzione di saggi in time-lapse a lungo termine, l’imaging automatizzato su cellule vive permette di osservare direttamente processi biologici dinamici e di ottenere una grande quantità di informazioni sulle cellule.

  • Le diverse funzionalità, dall’imaging in campo chiaro senza marcatura all’imaging in fluorescenza multicolore, offrono la flessibilità necessaria per una varietà di applicazioni di imaging su cellule vive.
  • Le elevate velocità di acquisizione permettono di esaminare eventi a cinetica rapida, come le oscillazioni del calcio nei cardiomiociti.
  • Le solide funzionalità di messa a fuoco degli strumenti automatizzati di imaging su cellule vive garantiscono il mantenimento di un fuoco ottimale durante l’intero processo di acquisizione, una caratteristica fondamentale per ottenere dati di imaging su cellule vive accurati.

 

Applicazioni e saggi

I progressi compiuti nel campo dei microscopi automatizzati con camere di controllo ambientale integrate, nonché nella tecnologia delle proteine fluorescenti e dei fluorofori sintetici, hanno ampliato le possibilità dei ricercatori che studiano i processi biologici nelle cellule vive.

I nostri sistemi per imaging e analisi ad alto contenuto offrono soluzioni scalabili flessibili, facilitando l’evoluzione del vostro sistema di pari passo con le vostre attività di ricerca. Sono provvisti di opzioni e moduli per soddisfare le vostre specifiche esigenze di ricerca, compresi obiettivi, filtri, modalità di imaging e controllo ambientale. Di seguito potete trovare una raccolta di applicazioni e saggi che utilizzano queste funzionalità chiave per le vostre attività di ricerca basate sull’imaging su cellule vive:

Ultime risorse

Flusso di lavoro per l’imaging e l’analisi di cellule vive

Il flusso di lavoro descritto per l’imaging su cellule vive è un esempio generale di un saggio in time-lapse continuo a lungo termine su cellule vive. Questo flusso di lavoro illustra i vari passaggi dalla semina delle cellule all’analisi delle immagini e indica i materiali e la strumentazione necessari per eseguire un saggio su cellule vive, compresi un sistema automatizzato di imaging ad alto contenuto e un software di imaging e analisi cellulare.

 

Flusso di lavoro per l’imaging e l’analisi di cellule vive
 
Semina delle cellule

SEMINA DELLE CELLULE

Seminare le cellule aderenti o in sospensione nel contenitore prescelto, ad esempio piastre di coltura, vetrini multipozzetto e micropiastre. Incubare le cellule nelle condizioni di coltura normali (ossia 37 °C, 5% di CO2). Per le cellule aderenti, l’incubazione notturna delle cellule seminate fornirà loro il tempo necessario per attaccarsi e crescere.

Piastre a 96 o 384 pozzetti

Piastre a 96 o 384 pozzetti

Per la maggior parte delle colture cellulari per screening ad alto contenuto e ad alto rendimento vengono utilizzate micropiastre a 96 o 384 pozzetti.

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Reagenti da acquistare?

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Trattamento con composti

TRATTAMENTO CON COMPOSTI

Se necessario per il protocollo, trattare le cellule con i composti di interesse.

I composti possono essere aggiunti alle cellule per un periodo compreso tra pochi minuti e vari giorni a seconda del meccanismo d’azione dei composti e della risposta biologica in studio. Ad esempio, i saggi di apoptosi e di internalizzazione dei recettori richiedono generalmente tempi di incubazione più brevi, mentre per i saggi di citotossicità multiparametrici occorrono periodi più lunghi. Nel caso di trattamenti prolungati, può essere necessario sostituire i composti durante l’incubazione.

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Colorazione per marcatori

COLORAZIONE PER MARCATORI

Le cellule vive possono essere colorate con una varietà di fluorofori o essere trasfettate/trasdotte con costrutti contenenti proteine di fusione con peptidi fluorescenti. Per la colorazione occorre seguire le istruzioni del produttore. La colorazione non è necessaria per tutte le applicazioni su cellule vive; esistono tecniche di imaging e analisi senza marcatura che permettono di seguire e monitorare le cellule utilizzando la sola microscopia in campo chiaro.

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Kit di saggi

Kit di saggi affidabili e facili da utilizzare per la ricerca nel campo delle scienze naturali, la scoperta e lo sviluppo di farmaci e i saggi biologici. I nostri kit di saggi sono ottimizzati per l’uso sui nostri strumenti. Approfittate della possibilità di sottoporre a screening un maggior numero di composti in una fase più precoce del processo di scoperta farmacologica e di caratterizzare un profilo concentrazione-risposta completo dei composti in esame.

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Gamma di soluzioni di imaging ad alto contenuto Imagexpress

Gamma di soluzioni di imaging ad alto contenuto ImageXpress

I nostri sistemi per imaging e analisi ad alto contenuto offrono soluzioni scalabili flessibili, facilitando l’evoluzione del vostro sistema di pari passo con le vostre attività di ricerca. Sono provvisti di opzioni e moduli per soddisfare le vostre specifiche esigenze di ricerca, compresi obiettivi, filtri, modalità di imaging e condizioni ambientali.

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Configurazione delle impostazioni di controllo ambientale

CONFIGURAZIONE DELLE IMPOSTAZIONI DI CONTROLLO AMBIENTALE

Dopo l’aggiunta di coloranti e composti, collocare la piastra nello strumento di imaging appropriato integrato con funzionalità di controllo ambientale quali gas (CO2, O2), temperatura e umidità.

Per i saggi in time-lapse a lungo termine, è essenziale mantenere un ambiente fisiologico naturale per preservare la salute delle cellule vive ed evitare problemi di deriva del fuoco durante l’acquisizione in time-lapse.

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Acquisizione di immagini delle cellule vive

ACQUISIZIONE DI IMMAGINI DELLE CELLULE VIVE

Per le acquisizioni in time-lapse continuo, configurare la durata totale della serie temporale e gli intervalli di imaging, ad es. acquisizione di immagini ogni ora per 24 ore.

È possibile eseguire acquisizioni in time-lapse discontinuo, che prevedono che la piastra venga prelevata e rimessa nell’incubatore e sottoposta a imaging in vari momenti diversi.

Sistema automatizzato ImageXpress Pico

Sistema di imaging cellulare automatizzato

Il sistema di imaging cellulare automatizzato ImageXpress® Pico è più di un microscopio digitale e combina funzionalità di imaging ad alta risoluzione con un’analisi potente. Che sia per applicazioni di imaging a fluorescenza o per saggi in campo chiaro, questo imager automatizzato offre protocolli preconfigurati completi per i saggi basati su cellule per ridurre la curva di apprendimento, permettendo di iniziare a eseguire rapidamente gli esperimenti.

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Software CellReporterXpress

Software di acquisizione e analisi per imaging cellulare

Il software di acquisizione e analisi automatizzata delle immagini CellReporterXpress funziona con i sistemi ImageXpress® Pico. Presenta un’interfaccia pulita e facile da imparare per l’esecuzione di analisi quantitative sulle immagini acquisite mediante microscopia automatizzata. Il software permette l’analisi distribuita delle immagini per aumentare il rendimento ed è la soluzione ideale per la scalabilità delle applicazioni di imaging per microscopia con vetrini o micropiastre.

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Analisi delle immagini delle cellule vive

ANALISI DELLE IMMAGINI DELLE CELLULE VIVE

Analizzare le immagini con il software di analisi per imaging cellulare per generare letture multiparametriche per le risposte biologiche in studio. È possibile generare ed esaminare dati cinetici per le acquisizioni in time-lapse.

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Risorse per l’imaging su cellule vive

Video e webinar

Rassegna delle innovazioni all’ISSCR 2021: Processi automatizzati di coltura e imaging ad alto contenuto di organoidi 3D polmonari e cardiaci

Una visita guidata al Centro di innovazione sugli organoidi

Una visita guidata al Centro di innovazione sugli organoidi

Accelerazione delle applicazioni di screening con l’imaging automatizzato e ad alto contenuto

Analisi ad alto contenuto e caratterizzazione fenotipica di modelli cellulari 2D e 3D

Acquisizione di un video in time-lapse discontinuo sul sistema ImageXpress Micro

Acquisizione di un video in time-lapse discontinuo sul sistema ImageXpress Micro

Imaging su cellule vive di co-colture di cellule staminali

Imaging su cellule vive di co-colture di cellule staminali

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