Name: longitudinal morphological and physiological monitoring of three-dimensional tumor spheroids using optical coherence tomography
Uploaded: 2019-02-09T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Longitudinal Morphological and Physiological Monitoring of Three-dimensional Tumor Spheroids Using Optical Coherence Tomography at JoVE.com

Dit werk werd gesteund door de NSF verleent IDBR (DBI-1455613), PFI:AIR-TT (IIP-1640707), NIH grants R21EY026380, R15EB019704 en R01EB025209 en Lehigh University opstarten Fonds.

1. bereiding van cellen
<ol><li>Cellijnen verkrijgen door een gekwalificeerde leverancier. Opmerking: Controleer of cellen uit de cellijnen van belang sferoïde kunnen vormen in de cultuur-media of met de hulp van een substraat (kelder membraan matrix zoals Matrigel). Kijken naar de literatuur9 of een ronde van een pre-experiment voor een controle uitvoeren.</li>
	<li>Ontdooi de bevroren cellen na de specifieke procedure door de cellijn leverancier. Een algemene procedure kan worden gevonden ...

Tumor activiteit is zeer relevant voor de morfologische structuur. Gelijkaardig aan het toezicht van karakteristieke groeikromme voor 2D celculturen, bijhouden van de groeikromme voor 3D tumor spheroïden is ook een conventionele benadering van karakteriseren van het lange termijn sferoïde groei gedrag voor verschillende cellijnen. Wij kunnen met name de reactie van de drug karakteriseren door het analyseren van de aantasting van de tumor of tumor hergroei direct tot uiting in de groeikromme. Kwantitatieve beoordeling v...

Kanker is de tweede belangrijkste doodsoorzaak in de wereld1. Ontwikkeling van geneesmiddelen gericht op kanker is van cruciaal belang voor de patiënten. Geschat wordt echter dat meer dan 90% van de nieuwe anti-kanker medicijnen in de ontwikkelingsfase mislukken als gevolg van een gebrek aan efficiëntie en onverwachte toxiciteit in klinische proeven2. Deel van de reden kan worden toegeschreven aan het gebruik van eenvoudige tweedimensionale (2D) cel cultuur modellen voor samengestelde voorstelling die resultaten voorzien van beperkte voorspellende waarden van samengestelde werkzaamheid en toxiciteit voor de volgende fasen van de drug discovery2 , 3 , 4. onlangs, driedimensionale (3D) tumor sferoïde modellen zijn ontwikkeld voor het klinisch relevante fysiologische en farmacologische gegevens leveren voor anti-kanker drug discovery3,4,5 ,6,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25. Aangezien deze spheroïden weefsel-specifieke eigenschappen van tumoren in vivo nabootsen kunnen, zoals voedingsstoffen en zuurstof kunt kleurovergang, hypoxische kern, alsmede drug weerstand19, het gebruik van deze modellen mogelijk verkorten drug discovery tijdlijnen, verminderen van de kosten van investeringen, en breng nieuwe geneesmiddelen aan patiënten effectiever. Een kritische benadering bij de evaluatie van de werkzaamheid van de samengestelde in 3D tumor sferoïde ontwikkeling is het monitoren van de groei van de sferoïde en herhaling onder behandelingen9,26. Om dit te doen, zijn kwantitatieve karakterisaties van de morfologie van de tumor, waarbij de diameter en het volume met de hoge resolutie beeldvormende modaliteiten, absoluut noodzakelijk.
Conventionele beeldvormende modaliteiten, zoals helder-veld, fase contrast7,9,22,24, en fluorescentie microscopie8,9,16, 18,22 kan zorgen voor een meting van de sferoïde diameter maar niet het oplossen van de algehele structuur van de sferoïde in 3D-ruimte. Vele factoren dragen bij aan deze beperkingen, met inbegrip van de penetratie van het indringende licht in de sferoïde; verspreiding van de fluorescente kleurstoffen in de sferoïde; emitterende fluorescerende signalen van opgewonden fluorescente kleurstoffen binnen of op het tegenovergestelde oppervlak van de sferoïde als gevolg van de sterke absorptie en verstrooiing; en diepte-resolvability van deze beeldvorming modaliteiten. Dit leidt vaak tot een onjuiste volumemeting. Ontwikkeling van de necrotisch kern in spheroïden bootst necrose in in vivo tumoren6,10,15,19,25. Deze pathologische functie is onwaarschijnlijk gereproduceerd in 2D cel culturen19,25,27,28. Met een sferoïde grootte groter dan 500 µm in diameter, een concentrische structuur van drie lagen, kan met inbegrip van een buitenste laag van de delende cellen, een middenlaag van zwakke cellen en een necrotische kern, worden waargenomen in de sferoïde6,10 ,15,19,25, wegens gebrek aan zuurstof en voedingsstoffen. Levende en dode cel fluorescentie beeldvorming is de standaardbenadering op het etiket van de grens van de necrotisch kern. Echter, nogmaals, doorboringen van zowel deze fluorescente kleurstoffen en zichtbaar licht belemmeren het potentieel om de sonde in de necrotische kern zijn ontwikkeling in de werkelijke vorm te volgen.
Een alternatieve 3D imaging modaliteit, is optische coherentie tomografie (OCT) ingevoerd om het karakteriseren van de spheroïden van de tumor. OCT is een biomedische beeldvormende techniek die is in staat tot het verwerven van label-vrije, niet-destructieve 3D-gegevens van 1-2 mm diepte in biologische weefsels29,30,31,32,33 ,34. OCT maakt gebruik van lage-coherence interferometrie te detecteren achterwaarts-verstrooid signalen van verschillende diepten van het monster en biedt gereconstrueerde diepte-resolved beelden met de ruimtelijke resoluties micron-niveau in zowel laterale en verticale richtingen. OCT is algemeen overgenomen in oogheelkunde35,36,,37 en angiografie38,39. Eerdere studies hebben OCT gebruikt te observeren de morfologie van in vitro tumor spheroïden in kelder membraan matrix (bijvoorbeeldMatrigel) en het evalueren van hun reacties op Fotodynamische therapie40,41. Onlangs, onze groep opgericht een high-throughput OCT imaging platform om systematisch controleren en kwantificeren van de groei-kinetiek van 3D tumor spheroïden in multi goed platen42. Precieze volumetrische kwantificering van 3D tumor spheroïden met behulp van een voxel tellen aanpak en detectie van de label-vrije necrotisch weefsel in de spheroïden op basis van intrinsieke optische demping contrast werden gedemonstreerd. Deze paper beschrijft de details van hoe de OCT imaging platform werd gebouwd en ingezet om te verkrijgen met een hoge resolutie 3D beelden van tumor spheroïden. De stapsgewijze kwantitatieve analyses van de kinetiek van de groei van 3D tumor spheroïden, met inbegrip van nauwkeurige metingen van sferoïde diameter en volumes, wordt beschreven. Ook wordt de methode van de niet-destructieve detectie van necrotisch weefsel regio's met behulp van de LGO, gebaseerd op de intrinsieke optische demping contrast gepresenteerd.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Custom Spectral Domain OCT imaging system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Developed in our lab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superluminescent Diode (SLD)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SLD1325</td>
			<td>light source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2&#215;2 single mode fused fiber coupler, 50:50 splitting ratio</td>
			<td>AC Photonics</td>
			<td>WP13500202B201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reference Arm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens Tube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collimating Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC080-020-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Focusing Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kinematic Mirror Mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1D Translational Stage</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Continuous neutral density filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pedestrial Post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamping Fork</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample Arm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens Tube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collimating Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC080-020-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galvanometer</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Relay Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC254-100-C</td>
			<td>two Relay lens to make a telescope setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triangle Mirror Mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective</td>
			<td>Mitutoyo</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pedestrial Post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamping Fork</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarization Controller</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30mm Cage Mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cage Rod</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stage</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D motorized translation stage</td>
			<td>Beijing Mao Feng Optoelectronics Technology Co., Ltd.</td>
			<td>JTH360XY</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2D Tilting Stage</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotation Stage</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate Holder</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3D printed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrometer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens Tube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collimating Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC080-020-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grating</td>
			<td>Wasatch</td>
			<td></td>
			<td>G = 1145 lpmm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F-theta Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FTH-1064-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>InGaAs Line-scan Camera</td>
			<td>Sensor Unlimited</td>
			<td>SU1024-LDH2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Culture Component</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCT 116 Cell line</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CCL-247</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Culture Flask</td>
			<td>SPL Life Sciences</td>
			<td>70025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>14388100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td>Sorenson Bioscience</td>
			<td>10340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gibco GlutaMax DMEM</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10569044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum, certified, US origin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>16000044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotic-Antimycotic (100X)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15240062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning 96-well Clear Round Bottom Ultra-Low Attachment Microplate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>7007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gibco PBS, pH 7.4</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10010023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gibco Trypsin-EDTA (0.5%)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15400054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forma Series II 3110 Water-Jacketed CO2 Incubators</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>3120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gloves</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89428-750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P7793</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transfer pipets</td>
			<td>Globe Scientific</td>
			<td>138080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5702 R</td>
			<td>To centrifuge the 15 mL tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>NUAIRE</td>
			<td>AWEL CF 48-R</td>
			<td>To centrifuge the 96-well plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histology &#38; IHC</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital slide scanner</td>
			<td>Leica</td>
			<td>Aperio AT2</td>
			<td>Obtain high-resolution histological images</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histology Service</td>
			<td>Histowiz</td>
			<td></td>
			<td>Request service for histological and immunohistological staining of tumor spheroid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>List of Commerical OCTs</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SD-OCT system</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>Telesto Series</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SD-OCT system</td>
			<td>Wasatch Photonics</td>
			<td>WP OCT 1300 nm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software for Data Analyses</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Basic Image Analysis</td>
			<td>NIH</td>
			<td>ImageJ</td>
			<td>Fiji also works.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Rendering</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Amira</td>
			<td>Commercial software. Option 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Rendering</td>
			<td>Bitplane</td>
			<td>Imaris</td>
			<td>Commercial software. Option 2. Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCT acquisition software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>custom developed in C++.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stage Control</td>
			<td>Beijing Mao Feng Optoelectronics Technology Co., Ltd.</td>
			<td>MRC_3</td>
			<td>Incorporated into the custom OCT acquisition code</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCT processing software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>custom developed in C++. Utilize GPU. Incorporated into the custom OCT acquisition code.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Morphological and Physiological Analysis</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>custom developed in MATLAB</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

longitudinal morphological and physiological monitoring of three-dimensional tumor spheroids using optical coherence tomography

Tumor spheroïden zijn ontwikkeld als een driedimensionale (3D) cel cultuur model in kanker onderzoek en anti-kanker drugontdekking. Echter, high-throughput imaging modaliteiten met behulp van lichte veld of fluorescentie detectie, momenteel niet in staat om op te lossen de algemene 3D-structuur van de tumor sferoïde als gevolg van de beperkte licht penetratie, verspreiding van fluorescente kleurstoffen en diepte-resolvability. Onlangs, ons lab aangetoond het gebruik van optische coherentie tomografie (OCT), een label-vrije en niet-destructieve 3D imaging modaliteit, longitudinale karakterisering van meercellige tumor spheroïden om in te voeren een 96-wells-plaat. OCT kon verkrijgen van 3D morfologische en fysiologische informatie van tumor spheroïden groeit tot ongeveer 600 µm in hoogte. In dit artikel tonen we een high-throughput okt (HT-okt) imaging systeem dat de hele multi goed plaat scant en verkrijgt 3D OCT gegevens van tumor spheroïden automatisch. Beschrijven we de details van de HT-OCT systeem en bouw de richtsnoeren in het protocol. Uit de 3D-gegevens van de OCT, een kunt visualiseren de algehele structuur van de sferoïde met 3D gesmolten en orthogonale segmenten, karakteriseren de longitudinale groeikromme van de tumor sferoïde gebaseerd op morfologische informatie van grootte en volume, en controleren van de groei van de dode cellen regio's in de tumor sferoïde gebaseerd op optische intrinsieke demping contrast. We laten zien dat HT-OCT kan worden gebruikt als een high-throughput imaging modaliteit voor drug screening, alsmede het karakteriseren van biofabricated monsters.

High Throughput optische coherentie tomografie beeldvorming van spheroïden in een 96-wells-plaat
Figuur 3 toont het resultaat van de HT-OCT scan van een 96-wells-plaat met HCT 116 tumor spheroïden op dag 3. De sequentiële scan van de gehele plaat wordt gestart uit de onderst-juiste put (H12). Figuur 3B toont het stroomschema van de implementatie van de software van de H...

Watch this Scientific Journal Video about Longitudinal Morphological and Physiological Monitoring of Three-dimensional Tumor Spheroids Using Optical Coherence Tomography at JoVE.com

Longitudinal Morphological and Physiological Monitoring of Three-dimensional Tumor Spheroids Using Optical Coherence Tomography

Optische coherentie tomografie (OCT), een driedimensionale imaging technologie, werd gebruikt om te controleren en te karakteriseren de kinetiek van de groei van meercellige tumor spheroïden. Precieze volumetrische kwantificering van tumor spheroïden met behulp van een voxel tellen aanpak, en label-vrije dood weefsel detectie in de spheroïden op basis van intrinsieke optische demping daarentegen werden gedemonstreerd.

Longitudinale morfologische en fysiologische Monitoring van driedimensionale Tumor spheroïden met behulp van optische coherentie tomografie

Tumor spheroids have been developed as a three-dimensional (3D) cell culture model in cancer research and anti-cancer drug discovery. However, currently, ...

Driedimensionale tumorsferoïden kunnen weefselspecifieke eigenschappen van tumoren in vivo nabootsen en meer klinisch relevante gegevens verstrekken voor de ontdekking van anti-kankermedicijn dan eenvoudige 2D-celkweek. Onze beeldvormingstechniek, optische coherentietomografie, kan gemakkelijk de 3D-structuur van een enkele tumoreuze zenuwen visualiseren, met een grootte van enkele honderden micron, en zorgen voor een nauwkeurigere karakterisering van de morfologie en baanbesmetting, vaak binnen een paar seconden. Met behulp van 3D-bolvormig model kunnen we mogelijk de tijdlijn van de ontdekking van geneesmiddelen verkorten, kosten verlagen en nieuwe medicijnen effectiever naar patiënten brengen.Het vormen van de bolvormige vorm van tumorcluster is een cruciale stap in ons experiment. Het is belangrijk om de juiste ultra-lage bevestigingsplaat met de ronde bodem te kiezen, en de juiste centrifugatiesnelheid na celzaaien. Begin dit experiment door het kweken van cellen van interessante in een cultuurfles zoals beschreven in het manuscript.Onderhoud de cellen in een incubator onder standaard omstandigheden, en controleer hun gezondheidstoestand elke dag. Vernieuw de media indien nodig. Om 3D-celkweek in multi-well platen uit te voeren, verwijder je eerst het medium uit de celkweekkolf en was je de cellen met gesteriliseerde, 33 graden Celsius voorverwarmde PBS.Voeg vervolgens een milliliter Trypsin-EDTA toe om de cellen opnieuw op te roepen en drie minuten in te broeden bij 37 graden Celsius. Voeg drie milliliter cultuurmedium toe om de Trypsine te verdunnen. Breng deze celsuspensie over in een centrifugebuis van 15 milliliter en vercentrifuge vijf minuten bij 500 G en kamertemperatuur.Verwijder vervolgens de supernatant en resuspend de celpellet met vier milliliter van voorverwarmd kweekmedium. Om de celconcentratie te bepalen, hypat een druppel monster op een hemocytometer, en tellen de cellen. Verdun tot de gewenste zaadconcentratie.Zaad 200 microliters van cel suspensie in elke put van een ultra-lage bevestiging, ronde bodem multi-well plaat, bij een concentratie van 3.000 cellen per milliliter, tot ongeveer 600 cellen per goed te bereiken. Onmiddellijk na het zaaien, centrifugeren de hele plaat op de laagste snelheid beschikbaar, bij kamertemperatuur, gedurende zeven minuten. Plaats de plaat in de couveuse op 37 graden Celsius en 5%CO2, zorg ervoor dat het medium om de drie dagen wordt vernieuwd.Bouw eerst de referentiearm en de monsterarm van het OCT-systeem, volgens de schema's in dit manuscript. Bouw vervolgens de spectrometer, inclusief een kilometer, een sortering, een F-Theta-lens en een lijnscancamera. Gebruik een plaatadapter om de meergranenplaat in een vaste positie te houden.Voordat de beeldvorming, corrigeer de kantelen en rotatie van de multi-well plaat met behulp van een 2D kantelfase, en een rotatie fase gemonteerd op de overgangsfase om variatie van het brandpuntsvlak te minimaliseren uit verschillende putten. Pas vervolgens de rotatie aan om ervoor te zorgen dat de randen van de plaat parallel lopen met de richting van de fasebeweging, zodat de putten op dezelfde horizontale posities in de OCT-beelden blijven. Pas vervolgens de kantelfase aan om ervoor te zorgen dat de plaat parallel loopt aan de optische tafel, zodat de putten op dezelfde verticale plaatsen blijven voor de beeldvorming.Op de dag van de tumor sferoïden beeldvorming, verwijder de multi-well plaat uit de incubator. Breng het onder het OCT imaging systeem, en plaats het op de plaat adapter. Als u de hoogte van de plaat wilt aanpassen, verplaatst u deze langs de Z-richting van de vertaalfase.Stel in de aangepaste beeldvormingssoftware een gewenst OCT-scanbereik in om de hele tumorsferoïde te bedekken, afhankelijk van de ontwikkelingsstadia, en klik op parameters opslaan om de instelling op te slaan. Toon vervolgens de geoptimaliseerde XZ en YZ OCT previews van tumorsferoïden. Verwerf 3D OCT beelden van tumorsferoïden één voor één voor alle putten van de plaat met sferoïden.Als u de voorbeeldafbeelding wilt weergeven, klikt u op de voorvertoningsknop. En om de OCT-afbeelding te verkrijgen, klikt u op de knop verwerven. Nota van het totale faseverhuisproces van OCT-gegevensverwerving.Om de optimale beeldkwaliteit voor alle tumorsferoïden te garanderen, moet de plaatadapter nauwkeurig worden afgestemd en moet het mediane volume hetzelfde zijn. Gebruik een aangepaste C+-verwerkingscode om 3D OCT-gegevenssets van tumorsferoïden te verwerken om LGO-structurele afbeeldingen te genereren. Gebruik 2D OCT-afbeeldingen in drie dwarsdoorsnede-, XY-, XZ- en YZ-vlakken over de centroid van de sferoïde om de collage van sferoïde beelden te genereren.Om 3D-rendering van de sferoïde te verkrijgen met behulp van een gewenste software, laadt u eerst de SD OCT-gegevens in de software. Klik op het deelvenster Overtref, voeg nieuw volume toe en kies de overvloeimodus die u wilt gebruiken voor 3D-rendering. Als u de kijkhoek wilt aanpassen, gebruikt u de muisaanwijzer om de afbeelding te slepen en verder te gaan met kwantificering zoals beschreven in het manuscript.Een collage van onaangedaane OCT beelden van HCT116 cellijn sferoïden werd gegenereerd uit de verwerkte gegevens, met resultaten vergelijkbaar met beelden van andere 2D high-throughput imaging systemen. Verder werd de collage van 2D transsnede sferoïde beelden van 96 putten gegenereerd om sferoïde hoogten te monitoren en sferoïde inhomogeniteit in de verticale richting te visualiseren. Een collage van 3D-gerenderde sferoïde beelden kan worden gegenereerd vanuit elke vooraf gedefinieerde hoek om de algehele 3D-vorm te visualiseren en de rondheid van de sferoïde te evalueren.Na algemene OCT nabewerking zijn 3D OCT structurele beelden van een tumorferoïde verkregen. Uit de OCT-gegevens werden een 3D-oppervlaktepost en XZ, YZ en XY orthogonale segmenten gegenereerd om de structuur van de tumorsferoïde in elke richting te visualiseren. Longitudinale monitoring van een enkele tumor sferoïde werd uitgevoerd om de diameter, hoogte, en voxel-gebaseerde volume te karakteriseren, het genereren van de groei curven in grootte en volume tijdens de 21-daagse ontwikkeling.Hier werd de sferoïde verstoord op dag 11 en stortte volledig in op dag 21. Longitudinale tracking toonde de toename van dode celgebieden in de tumorsferoïde. 3D-gerenderde beelden van de tumor sferoïde toonde het uiterlijk en de groei van dode cel regio's van dag zeven tot dag 14, zoals blijkt uit de toename van rood gemarkeerde necrotische gebieden.Naarmate het percentage van de necrotische gebieden toenam, kon de tumorsferoïde zijn perfecte vorm niet behouden en stortte dus in. Met dit imaging platform kunnen we verder verkennen andere complexe tumor sphere modellen, zoals 3D imaging model, enorme schepsel model en co-cultuur modellen om beter te simuleren in vivo tumoren. Onze high-throughput OCT imaging systeem kan een alteratieve aanpak voor drug screening in kanker drug discovery.Dit is ook iets gekarakteriseerd, 3D biofabriccated monsters voor verschillende biomedische toepassingen.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Generation of High-Throughput Three-Dimensional Tumor Spheroids for Drug Screening

Generatie van High-Throughput driedimensionale Tumor spheroïden voor Drug Screening

Cancer cells have routinely been cultured in two dimensions (2D) on a plastic surface. This technique, however, lacks the true environment a tumor mass is ...

A Three-dimensional Thymic Culture System to Generate Murine Induced Pluripotent Stem Cell-derived Tumor Antigen-specific Thymic Emigrants

Een driedimensionaal Thymic cultuur systeem voor het genereren van Murine geïnduceerde pluripotente stamcel afkomstige tumor antigen-specifieke Thymic emigranten

The inheritance of pre-rearranged T cell receptors (TCRs) and their epigenetic rejuvenation make induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived T cells a ...

Three-Dimensional Bone Extracellular Matrix Model for Osteosarcoma

Driedimensionale bot extracellulaire Matrix Model voor Osteosarcoom

Osteosarcoma (OS) is the most common and a highly aggressive primary bone tumor. It is characterized with anatomic and histologic variations along with ...

Fully Human Tumor-based Matrix in Three-dimensional Spheroid Invasion Assay

Volledig menselijke tumor-gebaseerde matrijs in driedimensionele sferoïde invasie assay

Two-dimensional cell culture-based assays are commonly used in in vitro cancer research. However, they lack several basic elements that form the tumor ...

Establishment and Characterization of Small Bowel Neuroendocrine Tumor Spheroids

Oprichting en karakterisering van de neuro-endocriene tumor Spheroids van de kleine darm

Small bowel neuroendocrine tumors (SBNETs) are rare cancers originating from enterochromaffin cells of the gut. Research in this field has been limited ...

A Three-dimensional Model of Spheroids to Study Colon Cancer Stem Cells

Een driedimensionaal model van sferoïden om stamcellen van darmkanker te bestuderen

Colorectal cancers are characterized by heterogeneity and a hierarchical organization comprising a population of cancer stem cells (CSCs) responsible for ...

Three-Dimensional In Vitro Biomimetic Model of Neuroblastoma Using Collagen-Based Scaffolds

Three-Dimensional In Vitro Biomimetic Model of Neuroblastoma Using Collagen-Based Scaffolds

Driedimensionaal in vitro biomimetisch model van neuroblastoom met behulp van op collageen gebaseerde steigers

Neuroblastoma is the most common extracranial solid tumor in children, accounting for 15% of overall pediatric cancer deaths. The native tumor tissue is a ...

A Three-Dimensional Spheroid Model to Investigate the Tumor-Stromal Interaction in Hepatocellular Carcinoma

Een driedimensionaal sferoïde model om de tumor-stromale interactie bij hepatocellulair carcinoom te onderzoeken

The aggressiveness and lack of well-tolerated and widely effective treatments for advanced hepatocellular carcinoma (HCC), the predominant form of liver ...

Maintaining Human Glioblastoma Cellular Diversity Ex vivo using Three-Dimensional Organoid Culture

Maintaining Human Glioblastoma Cellular Diversity Ex vivo using Three-Dimensional Organoid Culture

Behoud van humane glioblastoom cellulaire diversiteit ex vivo met behulp van driedimensionale organoïde cultuur

Glioblastoma (GBM) is the most commonly occurring primary malignant brain cancer with an extremely poor prognosis. Intra-tumoral cellular and molecular ...

Combining Reflectance Confocal Microscopy with Optical Coherence Tomography for Noninvasive Diagnosis of Skin Cancers via Image Acquisition

Combinatie van reflectie confocale microscopie met optische coherentietomografie voor niet-invasieve diagnose van huidkanker via beeldacquisitie

Skin cancer is one of the most common cancers worldwide. Diagnosis relies on visual inspection and dermoscopy followed by biopsy for histopathological ...