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

Detta arbete stöds av NSF beviljar IDBR (DBI-1455613), PFI:AIR-TT (IIP-1640707), NIH grants R21EY026380, R15EB019704 och R01EB025209 och Lehigh University startup fonden.

1. beredning av celler
<ol><li>Få cellinjer från en kvalificerad leverantör. Obs: Kontrollera att celler från cell linjer av intresse kan bilda sfäroid i kultur media eller med hjälp av ett substrat (basalmembranet matrix som Matrigel). Titta in i den litteratur9 eller utföra en runda av inför experiment för en kontroll.</li>
	<li>Tina de frysta celler efter det specifika förfarandet cellinje leverantören tillhandahållit. Ett allmänt förfarande kan hittas någon annanstans<sup c...

Tumöraktivitet är mycket relevanta för dess morfologiska struktur. Liknar övervakning karakteristiska tillväxtkurvan för 2D cellkulturer, spåra tillväxtkurvan för 3D tumör spheroids är också en konventionell metod att karakterisera den långsiktiga sfäroid tillväxt beteenden för olika cellinjer. Bland annat kan vi karakterisera den narkotika Svaren genom att analysera tumör försämring eller tumör återväxt direkt återspeglas i tillväxtkurvan. Kvantitativ bedömning av 3D tumör spheroids, inklusive ...

Cancer är den näst vanligaste orsaken till dödsfall i världen1. Utveckla läkemedel inriktning cancer är av avgörande betydelse för patienter. Dock är det beräknat att mer än 90% av nya anti-cancer läkemedel misslyckas i utvecklingsfasen brist på effekt och oväntad toxicitet i kliniska prövningar2. En del av orsaken kan hänföras till användningen av enkel tvådimensionell (2D) cell kultur modeller för sammansatta screening, som ger resultat med begränsade prediktiva värden av sammansatta effekt och toxicitet för de följande stadierna av drug discovery2 , 3 , 4. nyligen, tredimensionella (3D) tumör sfäroid modeller har utvecklats för att ge kliniskt relevanta fysiologiska och farmakologiska data för anti-cancer drug discovery3,4,5 ,6,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25. Eftersom dessa spheroids kan härma vävnad-specifika egenskaper för tumörer i vivo, såsom näringsämnen och syre kan gradient, hypoxisk kärna samt drog resistens19, användningen av dessa modeller potentiellt förkorta drug discovery tidslinjer, minska kostnaderna för investeringar och få nya läkemedel till patienter mer effektivt. Ett kritiskt förhållningssätt till utvärdera sammansatta effekt i 3D tumörutveckling sfäroid är att övervaka sfäroid tillväxt och återkommande under behandlingar9,26. Gör detta genom är kvantitativa karakteriseringar av tumör morfologi, som inbegriper dess diameter och volym, med högupplösta avbildningsmetoder, absolut nödvändigt.
Konventionella avbildningsmetoder, såsom ljusa fält, fas kontrast7,9,22,24och fluorescence mikroskopi8,9,16, 18,22 kan ge ett mått på den sfäroid diameter men inte kan lösa den övergripande strukturen på sfäroid i 3D-rymden. Många faktorer bidrar till dessa begränsningar, inklusive penetration av sondering ljuset i sfäroid; diffusion av fluorescerande färgerna i sfäroid; avger fluorescerande signaler från glada fluorescerande färgämnen inuti eller på den motsatta ytan sfäroid på grund av stark absorption och spridning; och djup-avveckling av dessa imaging modaliteter. Detta leder ofta till en felaktig volymmätning. Utvecklingen av nekrotisk kärnan i spheroids härmar nekros i i vivo tumörer6,10,15,19,25. Patologiska funktionen är osannolikt reproduceras i 2D cell kulturer19,25,27,28. Med en sfäroid storlek större än 500 µm i diameter, en trelagers koncentriska struktur, kan inklusive ett yttre lager av prolifererande celler, ett mellanlager av quiescent celler och en nekrotisk kärna, observeras i sfäroid6,10 ,15,19,25, på grund av brist på syre och näringsämnen. Levande och döda cellen fluorescens bildbehandling är standardmetoden att märka gränsen av nekrotisk kärnan. Dock igen, hindra genomföringar av både dessa fluorescerande färger och synligt ljus potential att sond i nekrotisk kärnan att övervaka dess utveckling i sin riktiga form.
En alternativ 3D imaging modalitet, införs optisk koherenstomografi (OCT) för att karakterisera de tumör spheroids. OCT är en biomedicinsk imaging teknik som kan förvärva etikett-fri, icke-förstörande 3D data från upp till 1-2 mm djup i biologiska vävnader29,30,31,32,33 ,34. OCT sysselsätter låg-coherence interferometri att upptäcka bakåtspritt signaler från olika djup av provet och ger rekonstruerade djup-löst bilder på micron-nivå rumsliga upplösningar i både laterala och vertikala riktningar. OCT har allmänt antagits i oftalmologi35,36,37 och angiografi38,39. Tidigare studier har använt OCT att iaktta morfologi av in vitro- tumör spheroids i basalmembranet matris (t.ex., Matrigel) och utvärdera sina svar till fotodynamisk terapi40,41. Nyligen har föreligga vår grupp en hög genomströmning OCT imaging plattform för att systematiskt övervaka och kvantifiera tillväxten kineticsen av 3D tumör spheroids i plattor med flera42. Exakt volymetriska kvantifiering av 3D tumör spheroids använder en voxel räknar strategi och etikett-fri nekrotisk vävnad upptäckt i de spheroids baserat på inneboende optisk dämpning kontrast visades. Detta dokument beskriver detaljerna i hur OCT imaging plattformen uppfördes och anställda att få högupplösta 3D-bilder av tumör spheroids. De stegvisa kvantitativa analyserna av tillväxt kineticsen av 3D tumör spheroids, inklusive noggranna mätningar av sfäroid diameter och volymer, beskrivs. Dessutom presenteras metoden för icke-destruktiv detektering av nekrotisk vävnad regioner använder ULT, baserat på inneboende optisk dämpning kontrasten.

<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

Tumör spheroids har utvecklats som en tredimensionell (3D) cell kultur modell av cancer forskning och anti-cancer läkemedelsutveckling. Dock hög genomströmning imaging modaliteter utnyttja ljusa fält eller fluorescens upptäckt, för närvarande inte kan lösa övergripande 3D-strukturen för den tumör sfäroid på grund av begränsad ljuspenetrering, diffusion av fluorescerande färgämnen och djup-potentiellt. Vårt labb visade nyligen, användning av optisk koherenstomografi (OCT), en etikett-fri och icke-förstörande 3D imaging modalitet, för att utföra längsgående karakterisering av flercelliga tumör spheroids i en plattan med 96 brunnar. OCT kunde få 3D morfologiska och fysiologiska information för tumör spheroids växer upp till ca 600 µm i höjd. I denna artikel visar vi en hög genomströmning okt (HT-okt) bildsystem som genomsöker hela flera väl plattan och erhåller 3D OCT-data av tumör spheroids automatiskt. Vi beskriva detaljerna i HT-okt system och konstruktion riktlinjerna i protokollet. Från den 3D OCT-data, en kan visualisera den övergripande strukturen på sfäroid med 3D-renderade och ortogonala skivor, karakterisera längsgående tillväxtkurvan den tumör sfäroid baserat på morfologiska information om storlek och volym och övervaka tillväxten av de döda-cell regionerna i den tumör sfäroid baserat på optisk inneboende dämpning kontrast. Vi visar att HT-ULT kan användas som en hög genomströmning bildgivande modalitet för drug screening samt karaktärisera biofabricated prover.

Hög genomströmning optisk koherens tomografi avbildning av Spheroids i en plattan med 96 brunnar
Figur 3 uppvisar resultatet av HT-okt skanning av en plattan med 96 brunnar med HCT 116 tumör spheroids på dag 3. Sekventiell genomsökning av hela plattan börjar från nedre högra brunnen (H12). Figur 3B visar flödet kartlägger av programvara genomförandet av HT-okt s...

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

Optisk koherenstomografi (OCT), en tredimensionell bildteknik, användes till att övervaka och karaktärisera tillväxt kineticsen av flercelliga tumör spheroids. Exakt volymetriska kvantifiering av tumör spheroids använder en voxel räknar strategi och etikett-fri död vävnad upptäckt i de spheroids baserat på inneboende optisk dämpning däremot påvisades.

Längsgående morfologiska och fysiologiska övervakning av tredimensionella tumör Spheroids använder optisk koherenstomografi

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

Tredimensionella tumör sfäroider kan efterlikna vävnad-specifika egenskaper tumörer in vivo, ger mer kliniskt relevanta data för anti-cancer läkemedel upptäckt än enkla 2D cell kultur. Vår bildteknik, optisk koherenstomografi, kan enkelt visualisera 3D-strukturen hos en enda tumorous nerver, med en storlek på flera hundra mikrometer, och ge mer exakt karakterisering av dess morfologi och jobbangrepp, ofta inom några sekunder. Med hjälp av 3D sfärisk modell kan vi potentiellt förkorta tidslinjen för läkemedelsupptäckt, minska kostnaderna och föra ny medicin till patienter mer effektivt.Att bilda den sfäriska formen av tumörkluster är ett viktigt steg i vårt experiment. Det är viktigt att välja rätt ultra-låg fästplatta med den runda botten, och rätt centrifugering hastighet efter cell sådd. Starta detta experiment genom att odla celler av intressanta i en odlingskolv som beskrivs i manuskriptet.Underhåll cellerna i en inkubator under standardförhållanden, och övervaka deras hälsotillstånd varje dag. Uppdatera mediet efter behov. För att utföra 3D-cellodling i fler-brunnsplattor, ta först bort mediet från cellodlingskolven och tvätta cellerna med steriliserad, 33 grader Celsius förvarad PBS.Tillsätt sedan en milliliter Trypsin-EDTA för att återanvända cellerna och inkubera i tre minuter vid 37 grader Celsius. Tillsätt tre milliliter odlingsmedium för att späda trypsin. Överför denna cell suspension i en 15 milliliter centrifuge rör, och centrifug vid 500G och rumstemperatur i fem minuter.Ta sedan bort supernatanten och resuspend cellpelletsen med fyra milliliter av förvösa odlingsmedium. För att bestämma cellkoncentrationen, hypat en droppe prov på en hemocytometer, och räkna cellerna. Späd till önskad såddkoncentration.Frö 200 mikroliter av cell suspension i varje brunn av en ultra-låg fastsättning, rund-botten multi-well platta, vid en koncentration av 3, 000 celler per milliliter, för att uppnå cirka 600 celler per brunn. Omedelbart efter sådd, centrifug hela plattan vid lägsta tillgängliga hastighet, vid rumstemperatur, i sju minuter. Placera plattan i inkubatorn på 37 grader Celsius och 5%Co2, se till att uppdatera mediet var tredje dag.Först konstruera referensarmen och provarmen i OCT-systemet, efter scheman i detta manuskript. Sedan konstruera spektrometer, inklusive en kilometer, en gradering, en F-Theta-lins och en linje scan kamera. Använd en plattadapter för att hålla fler-brunnsplattan i fast läge.Innan avbildning, korrigera lutning och rotation av fler-brunnsplattan med hjälp av en 2D-tiltingsteg, och en rotationsstadium monterad på övergångssteget för att minimera variationen av fokalplanet från olika brunnar. Justera sedan rotationen för att säkerställa att plattans kanter är parallella med scenrörelsens riktning, så att brunnarna förblir på samma horisontella lägen i OCT-bilderna. Justera sedan lutningssteget för att säkerställa att plattan är parallell med det optiska bordet, så att brunnarna förblir på samma vertikala platser för bildåtergivningen.På dagen för tumören sfäroider bildframställning, ta bort multi-well plattan från inkubatorn. Överför den under OCT-bildsystemet, och placera det på plattadaptern. Om du vill justera höjden på plattan flyttar du den längs översättningsstadiets Z-riktning.I den anpassade bildhanteringsprogram, ställa in en önskad OCT skanningsintervall för att täcka hela tumör sfäroid, beroende på dess utvecklingsstadier, och klicka på spara parametrar för att spara inställningen. Visa sedan de optimerade XZ- och YZ OCT-förhandsvisningarna av tumörsfäroider. Förvärva 3D OCT bilder av tumör sfäroider en efter en för alla brunnar av plattan som innehåller sfäroider.Om du vill visa förhandsgranskningsbilden klickar du på förhandsgranskningsknappen. Och för att förvärva OCT bilden, klicka på förvärva knappen. Registrera den övergripande scenen flytta processen för OCT datainsamling.För att säkerställa den optimala bildkvaliteten för alla tumörsfäroider måste plattans adapter stämmas exakt och medianvolymen måste vara densamma. Använd en anpassad C+-bearbetningskod för att bearbeta 3D OCT-datamängder med tumörsfäroider för att generera OCT-strukturella bilder. Använd 2D OCT-bilder i tre tvärsnitts-, XY-, XZ- och YZ-plan över spheroidens centroid för att generera kollage av sfäroidbilder.För att erhålla 3D-rendering av sfäroiden med hjälp av en önskad programvara, ladda först SD OCT-data i programvaran. Klicka på panelen överträffa, lägg sedan till ny volym och välj det blandningsläge som ska användas för 3D-rendering. Om du vill justera betraktningsvinkeln använder du muspekaren för att dra bilden och gå vidare med kvantifiering enligt beskrivningen i manuskriptet.Ett collage av unfazed OCT bilder av HCT116 cellinje sfäroider genererades från de bearbetade data, med resultat jämförbara med bilder från andra 2D hög genomströmning avbildningssystem. Vidare, det collage av 2D tvärsnitt spheroid bilder från 96 brunnar genererades för att övervaka sfäroid höjder, och visualisera sfäroid inhomogenitet i vertikal riktning. Ett collage av 3D-renderade sfäroidbilder kan genereras från vilken fördefinierad vinkel som helst för att visualisera den övergripande 3D-formen och utvärdera sfäroidens rundhet.Efter allmän OCT efterbearbetning, 3D OCT strukturella bilder av en tumör sfäroid har erhållits. Från OCT data, en 3D yta post och XZ, YZ och XY ortogonala skivor genererades för att visualisera strukturen av tumören sfäroid i någon riktning. Längsgående övervakning av en enda tumör sfäroid utfördes för att karakterisera dess diameter, höjd och voxel-baserade volym, genererar tillväxt kurvorna i storlek och volym under 21-dagars utveckling.Här blev sfäroiden störd på dag 11, och helt kollapsade på dag 21. Longitudinella spårning visade ökningen av döda cell områden i tumören sfäroid. 3D-renderade bilder av tumören sfäroid visade utseende och tillväxt av döda cell regioner från dag sju till dag 14, vilket framgår av ökning av röda markerade nekrotiska områden.Eftersom andelen av de nekrotiska områdena ökade, tumören sfäroid kunde inte behålla sin perfekta form, och därmed kollapsade. Med denna bildplattform kan vi ytterligare utforska andra komplexa tumörsfärmodeller, såsom 3D-bildmodell, stor varelsemodell och samkulturmodeller för att bättre simulera in vivo-tumörer. Vår hög genomströmning OCT imaging system kan ge en alterativ strategi för läkemedelsscreening i cancer läkemedelsupptäckt.Detta är något som också kännetecknas, 3D biofabricerade prover för olika biomedicinska tillämpningar.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Generation av High-Throughput tredimensionella tumör Spheroids för drogkontroll

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

Ett tredimensionellt thymic kultur system för att generera murin inducerad pluripotenta stamcells härledda tumör antigen-specifika thymic emigranter

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

Tredimensionella ben extracellulärmatrix modell för osteosarkom

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

Helt mänsklig tumör-baserade Matrix i tredimensionell sfäroid invasion 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

Etablering och karakterisering av små tarm neuroendokrina tumör spheroids

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

En tredimensionell modell av sfäroider för att studera tjocktarmscancerstamceller

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

Tredimensionell in vitro biomimetisk modell av neuroblastom med hjälp av kollagenbaserade strukturer

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

En tredimensionell sfäroidmodell för att undersöka tumör-stromal interaktion i hepatocellulärt karcinom

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

Upprätthålla humant glioblastom cellulär mångfald ex vivo med hjälp av tredimensionell organoidkultur

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

Kombinera reflektanskonfokalmikroskopi med optisk koherenstomografi för icke-invasiv diagnos av hudcancer via bildförvärv

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