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

Este trabajo fue financiado por la NSF concede IDBR (DBI-1455613), PFI:AIR-TT (PII-1640707), NIH fondo de inicio de becas R21EY026380, R15EB019704 y R01EB025209 y la Universidad de Lehigh.

1. preparación de las células
<ol><li>Obtener líneas de células de un proveedor calificado. Nota: Verifique que las células de las líneas celulares de interés pueden formar esferoide en los medios de cultivo o con la ayuda de un sustrato (matriz de la membrana basal como Matrigel). Buscar en la literatura9 o realizar una ronda de un pre experimento para una revisión.</li>
	<li>Descongelar las células congeladas siguiendo el procedimiento específico suministrado por el proveedor de l...

Actividad tumoral es muy importante a su estructura morfológica. Similar a control de curva de crecimiento característica de cultivos celulares 2D, seguimiento de la curva de crecimiento de esferoides tumorales 3D es también un enfoque convencional para caracterizar el comportamiento a largo plazo de crecimiento de esferoide para diferentes líneas celulares. En particular, podemos caracterizar la respuesta de drogas mediante el análisis de degradación del tumor o recrecimiento del tumor directamente reflejada en la...

El cáncer es la segunda causa de muerte en el mundo1. Desarrollo de fármacos contra el cáncer es de crucial importancia para los pacientes. Sin embargo, se estima que más del 90% de los nuevos fármacos contra el cáncer no en fase de desarrollo debido a la falta de eficacia y toxicidad inesperada en ensayos clínicos2. Parte de la razón puede atribuirse a la utilización de modelos de cultura de célula (2D) de dos dimensiones simple para la detección compuesto, que proporcionan resultados limitados valores predictivos de toxicidad y eficacia compuesto por las siguientes etapas de descubrimiento de drogas2 , 3 , 4. recientemente, tridimensional (3D) tumor esferoide modelos han sido desarrollados para proporcionar datos fisiológicos y farmacológicos clínicamente relevantes de fármaco contra el cáncer descubrimiento3,4,5 ,6,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25. Puesto que estos esferoides pueden simular propiedades específicas de tejido de tumores en vivo, tales como nutrientes y oxígeno gradiente, hipóxica básico así como drogas resistencia19, el uso de estos modelos puede potencialmente acortar plazos de descubrimiento de drogas, reducir los costos de inversión y traer nuevos medicamentos a los pacientes más con eficacia. Un enfoque crítico para la evaluación de eficacia compuesto en desarrollo del esferoide de tumor 3D es supervisar el crecimiento del esferoide y recidiva en los tratamientos9,26. Para ello, las caracterizaciones cuantitativas de la morfología del tumor, con su diámetro y volumen, con modalidades de imágenes de alta resolución, son imprescindibles.
Modalidades convencionales de la proyección de imagen, como fase contraste7,9,22,24y campo claro y fluorescencia microscopía8,9,16, 18,22 puede proporcionar una medida de diámetro de esferoide pero no puede resolver la estructura general de la esferoide en el espacio 3D. Muchos factores contribuyen a estas limitaciones, incluyendo la penetración de la luz que en el esferoide; difusión de los tintes fluorescentes en el esferoide; emisión de señales fluorescentes de tintes fluorescentes excitados dentro o en la superficie opuesta de la esferoide debido a la fuerte absorción y dispersión; y resolución de profundidad de estas modalidades de imagen. Esto conduce a menudo a una medida incorrecta de volumen. Desarrollo de la base necrótica en esferoides imita necrosis en vivo tumores6,10,15,19,25. Esta característica patológica es probable que en 2D de la célula las culturas19,25,27,28. Con un tamaño de esferoide más de 500 μm de diámetro, una estructura concéntrica de tres capas, como una capa externa de células de la proliferación, una capa intermedia de células quiescentes y un núcleo necrótico, puede observarse en el esferoide6,10 ,15,19,25, debido a la falta de oxígeno y nutrientes. Imágenes de fluorescencia de células vivas y muertas son el acercamiento estándar para identificar el límite de la base necrótica. Sin embargo, una vez más, penetraciones de estos tintes fluorescentes y luz visible obstaculizan el potencial de la sonda en el núcleo necrótico para monitorear su desarrollo en su forma real.
Una alternativa 3D de modalidad, tomografía de coherencia óptica (OCT) es introducida para caracterizar los esferoides tumorales. OCT es una técnica Biomédica de imagen que es capaz de adquirir datos 3D etiqueta-libre, no-destructivo de hasta 1-2 mm profundidad en tejidos biológicos29,30,31,32,33 ,34. OCT emplea interferometría de baja coherencia para detectar señales de back-esparcidas de diferentes profundidades de la muestra y proporciona imágenes profundidad resuelto reconstruidas en resoluciones espaciales de nivel de micrones en direcciones laterales y verticales. OCT ha sido adoptado ampliamente en Oftalmología35,36,37 y angiografía38,39. Estudios previos han utilizado OCT para observar la morfología de in vitro esferoides de tumor en la matriz de la membrana del sótano (p. ej., Matrigel) y evaluar sus respuestas a la terapia fotodinámica40,41. Recientemente, nuestro grupo estableció una plataforma imágenes del OCT de alto rendimiento para sistemáticamente monitorear y cuantificar la cinética de crecimiento de esferoides tumorales 3D en placas de varios pocillos42. Cuantificación volumétrica precisa de esferoides tumorales 3D usando un voxel contando enfoque y detección de tejido necrótico etiqueta-libre en los esferoides basado en contraste intrínseco atenuación óptica fueron demostrados. Este artículo describe los detalles de cómo la plataforma de proyección de imagen de OCT fue construida y utilizada para obtener imágenes 3D de alta resolución de esferoides tumorales. Se describe el paso a paso análisis cuantitativo de la cinética de crecimiento de esferoides tumorales 3D, incluyendo las medidas exactas de volúmenes y diámetro del esferoide. También, se presenta el método de la detección no destructiva de las regiones de tejido necrótico mediante OCT, basado en el contraste de la atenuación óptica intrínseca.

<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

Esferoides tumorales se han desarrollado como un modelo de cultura (3D) tridimensional de la célula de cáncer investigación y lucha contra el cáncer el descubrimiento de medicamentos. Sin embargo, actualmente, las modalidades de la proyección de imagen de alto rendimiento utilizando detección de campo o fluorescencia brillante, son incapaces de resolver la estructura total 3D de la esferoide de tumor debido a la limitada penetración de la luz, difusión de tintes fluorescentes y profundidad-resolución. Recientemente, nuestro laboratorio demostró el uso de tomografía de coherencia óptica (OCT), no destructiva y sin etiqueta 3D de modalidad, para realizar la caracterización longitudinal de esferoides multicelulares tumor en una placa de 96 pocillos. OCT es capaz de obtener información morfológica y fisiológica 3D de esferoides de tumor creciendo hasta llegar a alrededor de 600 μm de altura. En este artículo, se demuestra un sistema de proyección de imagen de OCT (HT-OCT) alto rendimiento que escanea la placa entera y bien y obtiene datos de OCT 3D de esferoides tumorales automáticamente. Se describen los detalles de las pautas de construcción y sistema de HT-OCT en el protocolo. De los datos de OCT 3D, uno puede visualizar la estructura global del esferoide con 3D prestados y cortes ortogonales, caracterizar la curva de crecimiento longitudinal de la esferoide tumor basado en la información morfológica de tamaño y volumen y controlar el crecimiento de las regiones de muerte celular en el esferoide de tumor basado en contraste óptico atenuación intrínseca. Mostramos que el HT-OCT puede utilizarse como una modalidad de proyección de imagen de alto rendimiento para droga detección, así como caracterizar las muestras biofabricated.

Alto rendimiento proyección de imagen de tomografía de coherencia óptica de esferoides en una placa de 96 pocillos
Figura 3 muestra el resultado de HT-OCT la exploración de una placa de 96 pocillos con HCT 116 esferoides de tumor el día 3. La exploración secuencial de la placa todo comienza desde el pozo de abajo a la derecha (H12). Figura 3B muestra el diagrama de f...

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

Tomografía de coherencia óptica (OCT), una tecnología de imagen tridimensional, fue utilizada para monitorear y caracterizar la cinética de crecimiento de esferoides multicelulares tumor. Cuantificación volumétrica precisa de esferoides tumorales usando un voxel contando el enfoque y la detección de tejido libre de etiqueta muerto en esferoides basado en contraste intrínseco atenuación óptica, fueron demostrados.

Longitudinal control morfológico y fisiológico de esferoides tumorales tridimensional mediante tomografía de coherencia óptica

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

Los esferoides tumorales tridimensionales pueden imitar las propiedades específicas de los tejidos de los tumores in vivo, proporcionando datos más relevantes clínicamente para el descubrimiento de fármacos contra el cáncer que el simple cultivo celular 2D. Nuestra técnica de imagen, la tomografía de coherencia óptica, puede visualizar fácilmente la estructura 3D de un solo nervio tumoral, con un tamaño de varios cientos de micras, y proporcionar una caracterización más precisa de su morfología y infestación de trabajo, a menudo en pocos segundos. Usando el modelo esférico 3D podemos potencialmente acortar la línea de tiempo del descubrimiento de fármacos, reducir los costos y llevar nuevos medicamentos a los pacientes de manera más efectiva.Formar la forma esférica del cúmulo tumoral es un paso crítico en nuestro experimento. Es importante elegir la placa de fijación ultrabaja correcta con la parte inferior redonda, y la velocidad de centrifugación adecuada después de la siembra de la célula. Comience este experimento cultivando células de interés en un matraz de cultivo como se describe en el manuscrito.Mantener las células en una incubadora bajo condiciones estándar, y monitorear su estado de salud todos los días. Actualice los medios según sea necesario. Para realizar el cultivo celular 3D en placas de varios pozos, primero retire el medio del matraz de cultivo celular y lave las células con PBS precale calentado de 33 grados Celsius esterilizados.Luego agregue un mililitro de Trypsin-EDTA para resuspender las células e incubar durante tres minutos a 37 grados Centígrados. Añadir tres mililitros de medio de cultivo para diluir el Trypsin. Transfiera esta suspensión celular a un tubo centrífugo de 15 mililitros, y centrifugar a 500G y temperatura ambiente durante cinco minutos.A continuación, retire el sobrenadante y resusppend el pellet celular con cuatro mililitros de medio de cultivo precalentado. Para determinar la concentración celular, hipat una gota de muestra en un hemocitomekil, y contar las células. Diluir hasta la concentración de siembra deseada.Semilla 200 microlitros de suspensión celular en cada pozo de un accesorio ultra bajo, placa multi-pozo de fondo redondo, a una concentración de 3.000 células por mililitro, para lograr alrededor de 600 células por pozo. Inmediatamente después de la siembra, centrifugar toda la placa a la velocidad más baja disponible, a temperatura ambiente, durante siete minutos. Coloque la placa en la incubadora a 37 grados centígrados y 5%Co2, asegurándose de refrescar el medio cada tres días.En primer lugar, construya el brazo de referencia y el brazo de muestra del sistema OCT, siguiendo los esquemas de este manuscrito. A continuación, construya el espectrómetro, incluyendo un kilómetro, una explanación, una lente F-Theta y una cámara de escaneo de línea. Utilice un adaptador de placa para sujetar la placa multi-pozo en una posición fija.Antes de la toma de imágenes, corrija la inclinación y rotación de la placa multi-pozo utilizando una etapa de inclinación 2D, y una etapa de rotación montada en la etapa de transición para minimizar la variación del plano focal de diferentes pozos. A continuación, ajuste la rotación para asegurarse de que los bordes de la placa son paralelos a la dirección del movimiento de la etapa, de modo que los pozos permanezcan en las mismas posiciones horizontales en las imágenes OCT. A continuación, ajuste la etapa de inclinación para asegurarse de que la placa es paralela a la mesa óptica, de modo que los pozos permanezcan en las mismas ubicaciones verticales para la imagen.El día de la toma de imágenes de esferoides tumorales, retire la placa de varios pozos de la incubadora. Transfiéralo bajo el sistema de imágenes OCT y colóquelo en el adaptador de placa. Para ajustar la altura de la placa, muévala a lo largo de la dirección Z de la etapa de traslación.En el software de imágenes personalizado, establezca un rango de exploración OCT deseado para cubrir todo el esferoide tumoral, dependiendo de sus etapas de desarrollo, y haga clic en Guardar parámetros para guardar la configuración. A continuación, muestre las vistas previas optimizadas XZ y YZ OCT de los esferoides tumorales. Adquiera imágenes oct 3D de esferoides tumorales uno por uno para todos los pozos de la placa que contienen esferoides.Para ver la imagen de vista previa, haga clic en el botón de vista previa. Y para adquirir la imagen OCT, haga clic en el botón adquirir. Registre el proceso general de movimiento de etapa de adquisición de datos OCT.Para garantizar la calidad de imagen óptima para todos los esferoides tumorales, el adaptador de placa debe ajustarse con precisión y el volumen medio debe ser el mismo. Utilice un código de procesamiento de C+ personalizado para procesar conjuntos de datos OCT 3D de esferoides tumorales para generar imágenes estructurales OCT. Utilice imágenes OCT 2D en tres planos transversales, XY, XZ e YZ a través del centroide del esferoide para generar el collage de imágenes esferoides.Para obtener la representación 3D del esferoide utilizando el software deseado, primero cargue los datos SD OCT en el software. Haga clic en el panel superar, luego agregue un nuevo volumen y elija el modo de fusión que se utilizará para la representación 3D. Para ajustar el ángulo de visión, utilice el puntero del ratón para arrastrar la imagen y continuar con la cuantificación como se describe en el manuscrito.A partir de los datos procesados se generó un collage de imágenes OCT no desfasadas de esferoides de línea celular HCT116, con resultados comparables con imágenes de otros sistemas de imágenes 2D de alto rendimiento. Además, se generó el collage de imágenes esferoides transversales 2D de 96 pozos para monitorear las alturas del esferoide, y visualizar la inhomogeneidad del esferoide en la dirección vertical. Un collage de imágenes esferoides renderizadas en 3D se puede generar desde cualquier ángulo predefinido para visualizar la forma 3D general y evaluar la redondez del esferoide.Después del postprocesamiento general de PTU, se han obtenido imágenes estructurales 3D OCT de un esferoide tumoral. A partir de los datos de PTU, se generó un poste de superficie 3D y cortes ortogonales XZ, YZ y XY para visualizar la estructura del esferoide tumoral en cualquier dirección. Se realizó un monitoreo longitudinal de un solo esferoide tumoral para caracterizar su diámetro, altura y volumen basado en vóxeles, generando las curvas de crecimiento en tamaño y volumen durante el desarrollo de 21 días.Aquí, el esferoide se interrumpió el día 11, y se derrumbó por completo el día 21. El rastreo longitudinal mostró el aumento de las áreas de células muertas en el esferoide tumoral. Las imágenes renderizadas en 3D del esferoide tumoral mostraron la apariencia y el crecimiento de las regiones de células muertas desde el día siete hasta el día 14, como se muestra en el aumento de las áreas necróticas resaltadas en rojo.A medida que aumentaba el porcentaje de las áreas necróticas, el esferoide tumoral no podía mantener su forma perfecta, y por lo tanto colapsó. Con esta plataforma de imágenes podemos explorar aún más otros modelos complejos de esferas tumorales, como el modelo de imágenes 3D, el vasto modelo de criatura y los modelos de cultivo en co-cultivo para simular mejor los tumores in vivo. Nuestro sistema de imágenes OCT de alto rendimiento puede proporcionar un enfoque alterativo para la detección de drogas en el descubrimiento de fármacos contra el cáncer.Esto también se caracteriza, muestras biofabricadas 3D para diversas aplicaciones biomédicas.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Generación de esferoides tumorales tridimensional de alto rendimiento para la detección de drogas

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 ...

Investigación

Investigación sobre el cáncer

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

Un sistema de cultivo timático tridimensional para generar emigrantes timémicos específicos de células madre pluripotentes inducidos por la murino

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

Modelo de matriz extracelular ósea tridimensional para el Osteosarcoma

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

Matriz basada en tumores completamente humana en ensayo de invasión de esferoide tridimensional

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

Establecimiento y caracterización de esferoides de tumores neuroendocrinos de intestino delgado

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

Un modelo tridimensional de esferoides para estudiar las células madre del cáncer de colon

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

Modelo biomimético tridimensional in vitro de neuroblastoma con andamios basados en colágeno

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

Un modelo esferoide tridimensional para investigar la interacción tumor-estroma en el carcinoma hepatocelular

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

Mantenimiento de la diversidad celular del glioblastoma humano ex vivo mediante cultivo de organoides tridimensionales

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

Combinación de microscopía confocal de reflectancia con tomografía de coherencia óptica para el diagnóstico no invasivo de cánceres de piel mediante la adquisición de imágenes

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