Sviluppo, imaging e analisi di colture cellulari automatizzate di organoidi
Nel nostro ultimo post, gli scienziati di Molecular Devices discutono i progressi nelle tecnologie cellulari e dimostrano un flusso di lavoro integrato che consente processi automatizzati di coltura cellulare e imaging per monitorare lo sviluppo e caratterizzare le risposte complesse negli organoidi 3D.
Metodi di imaging ad alto contenuto per organoidi di coltura cellulare automatizzati
Quando si utilizzano organoidi per la modellazione della malattia e la valutazione degli effetti dei composti, la qualità delle immagini è importante per l’analisi a valle. Per la massima valutazione quantitativa e solida delle variazioni fenotipiche negli organoidi, nonché per aumentare la produttività di esperimenti e schermate, le soluzioni di imaging e analisi automatizzate ad alte prestazioni sono di fondamentale importanza.
La microscopia confocale consente l’imaging efficiente di oggetti 3D, inclusi sferoidi, organoidi e modelli organ-on-a-chip. Un microscopio confocale, come il sistema di imaging ad alto contenuto ImageXpress® Confocal HT.ai utilizza una sorgente luminosa laser a sette canali con otto canali di imaging per consentire saggi altamente multiplex; tecnologia confocale a discorotanteper penetrare più in profondità nei campioni di tessuto spesso per immagini più nitide; e l’obiettivo di immersione in acquaaumenta il rapporto segnale/rumore, migliora la risoluzione z e riduce le aberrazioni ottiche per immagini più nitide e nitide
I metodi tradizionali di analisi delle immagini possono essere estremamente intricati e richiedere molto tempo quando vengono eseguiti manualmente o anche in modo semi-automatico. Esiste sempre la possibilità di errore umano e di bias dovuti alla natura complessa e altamente dettagliata dell’operazione. Quando si aggiunge la natura ripetitiva, lunga e spesso laboriosa del flusso di lavoro, si ha l'opportunità di applicare strumenti avanzati di analisi delle immagini eIA/apprendimento automatico.
Il software di analisi avanzata delle immagini fornisce informazioni sulle variazioni nei fenotipi. Il software MetaXpress® High-Content Image and Acquisition and Analysis consente agli utenti di trovare e caratterizzare gli sferoidi, quindi contare e caratterizzare le cellule all’interno degli sferoidi, nonché gli oggetti subcellulari. È possibile valutare le specifiche delle colture cellulari 3D, come volume, diametro, forma e intensità, che aiutano anche a classificare e organizzare i dati in base alle caratteristiche degli organoidi.
Il software di analisi delle immagini IN Carta® è uno strumento di segmentazione delle immagini basato sul deep learning che consente di eseguire robusti organoidi e analisi cellulare senza etichetta. Gli strumenti di machine learning possono convertire dati di immagine complessi in risultati fruibili. Questa soluzione ha aiutato i ricercatori a classificare gli organoidi in base alle dimensioni e al diametro.
Nel complesso, le nostre tecnologie proprietarie AgileOptix in microscopia confocale vantano le qualità che possono mappare in modo elaborato la complessa struttura degli organoidi 3D.
Applicazioni di organoidi per la scoperta e lo sviluppo di farmaci
Gli organoidi stanno diventando sempre più importanti nei campi della ricerca sul cancro, della neurobiologia, della ricerca sulle cellule staminali e della scoperta farmacologica, poiché consentono una migliore modellazione dei tessuti umani. Derivati dalle cellule staminali, gli organoidi possono essere differenziati in un’ampia gamma di tipi di tessuto, tra cui polmone, cervello e intestino, per citarne alcuni. Poiché questi microtessuti 3D imitano gli organi in vivo, possono fornire ai ricercatori maggiori informazioni sui meccanismi dello sviluppo umano e della malattia, ad esempio:
Organoidi polmonari (polmonari)
Organoidi intestinali (intestinali)
Organoidi cerebrali (cerebrali)
PDO/Tumoridi
Gli organoidi derivati dal paziente (PDO) o tumoroidi sono colture 3D che possono essere generate da tumori primari di singoli pazienti. I tumoroidi sono strumenti estremamente utili per la ricerca oncologica, lo sviluppo di farmaci e la medicina personalizzata.
Ad esempio, un’efficace terapia antitumorale è fondamentale nella sopravvivenza dei pazienti oncologici. Ciò richiede l’uso di modelli tumorali clinicamente rilevanti per comprendere la biologia della malattia, analizzare i biomarcatori tumorali, effettuare lo screening per i farmaci antitumorali più efficienti e fornire una piattaforma per studiare le risposte alle terapie mirate.
Protocollo di automazione dei flussi di lavoro di biologia 3D
A causa della complessità degli organoidi, sono necessarie tecniche di imaging e analisi 3D più sofisticate per caratterizzare questi saggi biologici in modo accurato ed efficiente. Al giorno d’oggi, vengono comunemente utilizzati sistemi automatizzati di imaging confocale e software di analisi delle immagini 3D per aiutare i ricercatori a semplificare il loro flusso di lavoro e ottenere risultati ottimali.
Il nostro flusso di lavoro di screening degli organoidi dimostra un metodo end-to-end che utilizza tecnologie leader di tutto il settore per la coltura cellulare automatizzata, il monitoraggio e l’imaging ad alto contenuto. La cella di lavoro integrata include il nostro lettore per micropiastre SpectraMax®, la lavatrice per micropiastre Aquamax, gli imager ad alto contenuto ImageXpress® Confocal, l’incubatore automatizzato a CO2, il sistema automatizzato di gestione dei liquidi e un robot collaborativo. Con un software di pianificazione intuitivo, i ricercatori possono controllare il flusso di lavoro 3D per automatizzare la semina, lo scambio di supporti e il monitoraggio dello sviluppo di organoidi. Inoltre, il metodo consente l'automazione dei test dei composti e la valutazione delle variazioni fenotipiche.
Presso il nostro Organoid Innovation Center (OIC) mostriamo queste tecnologie all’avanguardia con nuovi metodi di biologia 3D per affrontare le sfide chiave della scalabilità della biologia 3D complessa. Questo spazio collaborativo permette a clienti e ricercatori di recarsi nel laboratorio per testare flussi di lavoro automatizzati per la coltura e lo screening degli organoidi, sotto la guida di scienziati dell’azienda.
