【儀器網(wǎng) 珀金埃爾默】
細胞的3D模型培養(yǎng)能夠更好地模擬微環(huán)境發揮重要作用、細胞間相互作用和體內(nèi)生物過程高質量。相較于生化檢測和2D模型註入了新的力量，3D模型可提供更具生理相關(guān)性的條件去創新。此外又進了一步，其形態(tài)學(xué)和功能分化程度更高規劃，這也賦予了它們更接近體內(nèi)細胞的特征帶動擴大。如今越來越多的研究人員正在應(yīng)用3D細胞培養(yǎng)、微組織和類器官技術(shù)來填補2D細胞培養(yǎng)與體內(nèi)動物模型之間的差距主動性。 特別是類器官的研究和使用創造性，類器官(Organoid)是源自干細胞的體外衍生3D細胞聚集體，具有類似器官結(jié)構(gòu)和功能道路。近年來規模設備，3D類器官培養(yǎng)技術(shù)逐漸成熟，正在成為藥物篩選指導、個性化治療和發(fā)育研究的重要模型競爭力。
然而，細胞的3D培養(yǎng)技術(shù)面臨著諸多挑戰(zhàn)：首先進一步完善，培養(yǎng)一致的集聚、可再現(xiàn)的3D 微組織十分困難，尤其是類器官的培養(yǎng)調整推進；此外狀況，大而厚的細胞
樣品成像難度極高機製性梗阻；同時，處理3D細胞實驗產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)則是嚴峻的挑戰(zhàn)同期。
針對3D微組織樣品生產效率，使用傳統(tǒng)的冰凍切片染色成像或直接使用共聚焦顯微鏡進行成像都有很多挑戰(zhàn)：冰凍切片成像無法獲得立體樣品的全部信息，特別是Z軸的細胞位置信息效果；共聚焦顯微鏡有較高的光毒性和光漂白使用，不能對立體樣品反復(fù)多層的成像，成像的層數(shù)有很大限制密度增加；此外有效性，這兩種拍攝方法獲取的大量圖片還需借助其他分析軟件對其數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計，分析通量很低機遇與挑戰；重要的是廣泛關註，這兩種方法掃描速度都很慢，通量很低集成技術，一個3D微組織的掃描分析時間長達幾個小時就能壓製，限制了3D微組織研究的開展。
高內(nèi)涵
細胞成像能夠在保持細胞結(jié)構(gòu)和功能完整性的前提下適應能力，對細胞和亞細胞層次進行多通道更優美、多靶點的熒光全面掃描，檢測細胞形態(tài)解決方案、生長優勢、分化、遷移增產、凋亡便利性、代謝途徑及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等各個環(huán)節(jié)，在單一實驗中獲取大量相關(guān)信息行動力。在細胞凋亡提供有力支撐、細胞周期、細胞毒作用保供、受體蛋白轉(zhuǎn)位最深厚的底氣、蛋白相互作用等方面都有很好的應(yīng)用，被證明是細胞生物學(xué)振奮起來，癌癥研究品質，病原生物學(xué)，藥物研發(fā)深入各系統，系統(tǒng)生物學(xué)解決問題，心血管疾病研究，干細胞研究，神經(jīng)細胞研究等領(lǐng)域的重要研究工具相互配合。
PerkinElmer公司提供的高內(nèi)涵細胞成像分析系統(tǒng)慢體驗，它采用Nipkow轉(zhuǎn)盤掃描技術(shù)配以高靈敏度sCMOS探測器，能夠快速捕捉到細胞內(nèi)發(fā)生的生物學(xué)過程智能化，更因其降低光漂白和光毒性的特點科技實力，配合水浸式高數(shù)值孔徑物鏡，可以實現(xiàn)對活細胞建設、小型模式生物和3D微組織樣品進行高通量的共聚焦高分辨率成像在此基礎上。再結(jié)合強大的Harmony分析軟件，能夠?qū)毎蛠喖毎麑用娓鞣N復(fù)雜的表型進行群體性統(tǒng)計分析研究前來體驗。該系統(tǒng)在細胞生物學(xué)研究領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用自主研發。
PerkinElmer高內(nèi)涵系統(tǒng)的3D方案不僅僅局限于3D微組織，包括模式生物更加廣闊、細胞偽足等立體結(jié)構(gòu)都可以通過高內(nèi)涵系統(tǒng)完成全面的檢測和分析：
珀金埃爾默的單細胞ICP-MS技術(shù)損耗，基于業(yè)界的細胞脈沖信號讀取速度(可達100000點每秒)，能定量單個細胞中低至阿克級別的
金屬和納米顆粒含量非常完善，測定細胞群中金屬質(zhì)量分布和含金屬細胞的數(shù)量性能穩定，從而評估與量化細胞群的異質(zhì)程度。適用于人體支撐作用、動物工藝技術、植物等各種組織器官細胞的深入研究。
例如規模，含金屬藥物和納米顆粒越來越廣泛的應(yīng)用于癌癥的治療和檢測，單細胞ICP-MS可進行精細跟蹤講道理，掌握病變組織在細胞層面上對藥物的吸收和代謝發展目標奮鬥，有助于了解癌癥機理和提升治療水平。
兩株卵巢癌細胞系A(chǔ)2780( 順鉑敏感型)和A2780/CP70 (順鉑耐藥型)隨時間變化順鉑攝入量
生物體中的銅含量通過非常有效而復(fù)雜的穩(wěn)態(tài)機制得以嚴格調(diào)控更多的合作機會，該機制可控制元素的吸收延伸、分布和排出。目前數(shù)據(jù)得到的細胞銅穩(wěn)態(tài)模型只是一個“骨架” 服務好，用SC-ICP-MS來測量外周血單核細胞(PBMC)中的銅(Cu)含量新趨勢，對了解穩(wěn)態(tài)機制的失調(diào)或失衡可能導(dǎo)致生物體功能異常，并可能與某些疾病(例如炎癥共謀發展、哮喘學習、衰老過程、癌癥等)方面提供了進一步研究的有效手段聽得懂。
外周血單核細胞(PBMC)中銅的含量
應(yīng)用領(lǐng)域舉例：
3D微組織類器官目前的應(yīng)用主要集中在腫瘤研究(藥篩模型應用優勢、藥篩、腫瘤免疫、個體化醫(yī)療)高效節能、干細胞和發(fā)育生物學(xué)影響力範圍、體外模型研究(感染模型、毒性評價)新創新即將到來、材料及給藥研究等方面：
腫瘤研究
2019年6月17日邁出了重要的一步，Cell Death and Disease雜志在線發(fā)表了錢其軍研究組的研究成果Modified CAR T cells targeting membrane proximal epitope of mesothelin enhances the antitumor function against large solid tumor。該工作致力于優(yōu)化腫瘤CAR T免疫療法設施。
MSLN(Mesothelin需求，間皮素)是嵌合抗原受體(CAR)T治療的誘人抗原，MSLN中的表位選擇至關(guān)重要規模設備。在這項研究中真諦所在，作者使用修飾的piggyBac轉(zhuǎn)座子構(gòu)建了兩種針對MSLN的I區(qū)(meso1 CAR，也稱為膜遠端區(qū)域)或MSLN的III區(qū)(meso3 CAR競爭力，也稱為膜近端區(qū)域)的兩種類型的CAR系統(tǒng)充分。其中，meso3 CAR T細胞在激活后表達更高水平的CD107α廣泛應用，并在體外針對表達多種MSLN的癌細胞產(chǎn)生更高水平的白介素2關註度，TNF-α和IFN-γ。
之后哪些領域，作者構(gòu)建了胃癌和卵巢癌3D腫瘤細胞模型敢於挑戰，并用該模型來測試這兩種CAR T系統(tǒng)，通過PerkinElmer Opera Phenix高內(nèi)涵系統(tǒng)完成3D腫瘤 CART殺傷系統(tǒng)的成像和分析建立和完善，終證明在3D細胞水平提供了遵循，meso3 CAR T細胞比meso1 CAR T細胞具有更高的殺傷作用。
后續(xù)的研究中大型，作者借助PerkinElmer Xenogen IVIS成像系統(tǒng)服務效率，在胃癌NSG小鼠模型中進一步進行驗證，同樣證明與meso1 CAR T細胞相比重要意義，meso3 CAR T細胞介導(dǎo)的抗腫瘤反應(yīng)更強統籌發展。我們進一步確定meso3 CAR T細胞可以有效地抑制體內(nèi)大卵巢腫瘤的生長。
總體而言體系，本研究證明meso3 CAR T細胞療法在治療MSLN陽性實體瘤方面比meso1 CAR T細胞療法具有更好的免疫療法生產製造，為實體瘤的免疫治療提供了新的有效的CAR T療法。
干細胞與發(fā)育生物學(xué)
2018年11月攜手共進，英國的格拉斯哥大學(xué)癌癥科學(xué)研究所在Nature Communication雜志發(fā)表了名為《The Phospholipid PI(3,4)P 2 Is an Apical Identity Determinant》的文章共同，本文主要以MDCK囊腫為模型，研究了上皮細胞的極化機制經過，終發(fā)現(xiàn)PI(3,4)P2磷脂酶是決定上皮細胞極化發(fā)生的重要分子強大的功能，并闡明了其調(diào)控機制。
在本文中，作者首先發(fā)現(xiàn)磷酸酯修飾酶PI(3,4)P2的分布在上皮細胞極化的過程中是至關(guān)重要的優勢，接下來善謀新篇，他們用PI(3,4)P2的分布作為表型，篩選哪些蛋白的敲除影響其分布便利性。該過程是通過PerkinElmer的Opera Phenix高內(nèi)涵系統(tǒng)來實現(xiàn)的方法，作者先通過高內(nèi)涵系統(tǒng)的預(yù)掃描成像功能對微球進行智能的層切式掃描，選取橫截面大的那一層提供有力支撐，然后把細胞分區(qū)域切實把製度，分細胞核、細胞質(zhì)逐步顯現、內(nèi)側(cè)銘記囑托、外側(cè)和細胞連接處等等，然后計算每個區(qū)域的熒光強度自動化裝置。作者使用此方法去分析一些突變過的微球的磷脂酶分布示範，發(fā)現(xiàn)一些重要的上游蛋白(如PIP蛋白)被敲掉后，會發(fā)生顯著的定位變化有很大提升空間。
除此以外運行好，作者還利用高內(nèi)涵系統(tǒng)分析了微球的空腔表型，MDCK囊腫包含多少個空腔直接反映了其功能是否正常可能性更大，只有極化正常發(fā)生的囊腫才能有正常的空腔部署安排。同樣的，作者使用高內(nèi)涵預(yù)掃描成像功能對所有球做了層切式掃描技術，選取有空腔的這些層推廣開來，把它們壓到一起，然后通過算法選出空腔相對較高，分析其數(shù)量資源配置。作者也用該方法做了一系列基因的篩選，篩選到幾個顯著影響空腔形成的基因姿勢，并在后續(xù)闡明了其調(diào)控機制。
體外模型研究——肝損傷模型
2018年首要任務，王韞芳課題組在新刊Advanced Biosystems雜志上發(fā)表封面文章綠色化，研究展示一種新型的藥物性肝損傷研究模型——LBS微肝球模型(Liver biomatrices scaffolds, LBSs)。該模型在HepaRG細胞的基礎(chǔ)上引入天然脫細胞肝臟支架發展，可進行肝細胞的長期3D培養(yǎng)保持穩定。在LBS提供的肝組織特異微環(huán)境下，新模型具有更高的生理相關(guān)性和毒理預(yù)測敏感度面向。
作者使用PerkinElmer Operetta CLS 高內(nèi)涵篩選系統(tǒng)支撐作用，深入評估了8種抗抑郁藥物的肝毒性。結(jié)合特定的染料組合，從細胞活力最為突出、凋亡落實落細、膽汁蓄積、脂肪變高效化、氧化應(yīng)激和線粒體毒性6個方面檢測藥物處理對微肝球模型的影響製高點項目。其中的許多參數(shù)都使用了復(fù)雜的高內(nèi)涵分析方法。結(jié)果證明LBS微肝球模型能高度特異預(yù)測藥物肝毒性和協(xié)助進一步的毒理機制研究支撐能力。
本研究還用到了PerkinElmer的Engisht多功能成像酶標儀資源優勢，研究利用Alamar blue法追蹤不同培養(yǎng)條件下細胞活力的變化。
PerkinElmer提供的分子及細胞水平檢測方案貫穿本論文藥物肝毒性研究的整個過程特征更加明顯。從微肝球模型的細胞增殖估算、酶活分析，再到3D模型的功能驗證和毒理學(xué)多指標分析的可能性，PerkinElmer均能提供針對性的應(yīng)用方案不要畏懼。
材料及給藥研究
2019年6月，愛爾蘭都柏林大學(xué)學(xué)院生物與環(huán)境科學(xué)學(xué)院&康威研究所在Small雜志發(fā)表名為《A High‐Throughput Automated Confocal Microscopy Platform for Quantitative Phenotyping of Nanoparticle Uptake and Transport in Spheroids》的文章措施。該研究利用PerkinElmer高內(nèi)涵Opera Phenix系統(tǒng)大大縮短，構(gòu)建了完整的在3D微組織層面研究納米載體攝取和運輸?shù)哪Ｐ汀?br />
作者首先進行3D微組織培養(yǎng)和高內(nèi)涵拍攝的優(yōu)化，主要研究了培養(yǎng)條件和固定方法對不同濃度的基質(zhì)膠的影響緊密相關，并根據(jù)該實驗結(jié)果確定了培養(yǎng)方法更默契了、固定方法和基質(zhì)膠濃度及用量。
此外培訓，作者也通過順式到反式高爾基標記物(GM130不合理波動、GalT和TGN46)的分布染色考察了高內(nèi)涵的拍攝質(zhì)量，證明PerkinElmer高內(nèi)涵系統(tǒng)確實有極高的分辨率重要工具，用來研究納米顆粒的攝取情況是足夠的積極拓展新的領域。
接下來，作者通過Harmony軟件對層切掃描圖片進行重構(gòu)分析更優質，獲取大亮度投影和3D重構(gòu)視圖相對開放，在此基礎(chǔ)上定量測量球狀體中NP吸收和滲透。
后脫穎而出，作者選擇了在納米顆粒胞吞作用中有功能的蛋白拓展應用，通過RNAi沉默進行潛在基因篩選，確定該模型可用于評估3D微球NP的攝取和運輸過程結構。
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