Name: a robust method for the large-scale production of spheroids for high-content screening and analysis applications
Uploaded: 2021-12-28T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Robust Method for the Large-Scale Production of Spheroids for High-Content Screening and Analysis Applications at JoVE.com

Yazarlar, Science Foundation Ireland (SFI) (16/RI/3745) tarafından JCS'ye verilen altyapı araştırma hibesinin desteğini kabul etmektedir. UCD Hücre Tarama Laboratuvarı'ndaki çalışmalar UCD Bilim Koleji tarafından desteklenmektedir. ASC, İrlanda Araştırma Konseyi (IRC) İrlanda Hükümeti Lisansüstü Bursu (GOIPG / 2019/68) tarafından finanse edilmektedir. Yazarlar ayrıca laboratuvarın tüm üyelerine katkıları ve yararlı tartışmaları için teşekkür eder. Şekil 1'deki resim BioRender'da oluşturulmuştur.

1. Hücre kültürü
<ol><li>Medya hazırlama<ol>
<li>Hücre hattının türüne bağlı olarak belirli hücre kültürü ortamları hazırlayın. Hücre bakımı için tüm ortamların% 10 fetal sığır serumu (FBS) içerdiğinden emin olun. NOT: Farklı hücre satırları farklı ortamlar kullanır. HT-29 kolon karsinom hücreleri (ATCC HTB-38) McCoys 5A +% 10 FBS'de yetiştirilir. HepG2 hepatosellüler karsinom hücreleri (ATCC HB-8065) Minimum Esansiyel Orta +% 1 L-glutamin +% 10 FBS'de yetişt...

<ol>
	<li>Jensen, C., Teng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+it+time+to+start+transitioning+from+2D+to+3D+cell+culture.">Is it time to start transitioning from 2D to 3D cell culture.</a> Frontiers in Molecular Biosciences. 7, 33 (2020).</li><li>Langhans, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+in+vitro+cell+culture+models+in+drug+discovery+and+drug+repositioning.">Three-dimensional in vitro cell culture models in drug discovery and drug repositioning.</a> Frontiers in Pharmacology. 9, 6 (2018).</li><li>Edmondson, R., Broglie, J. J., Adcock, A. F., Yang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+cell+culture+systems+and+their+applications+in+drug+discovery+and+cell-based+biosensors.">Three-dimensional cell culture systems and their applications in drug discovery and cell-based biosensors.</a> Assay and Drug Development Technologies. 12 (4), 207-218 (2014).</li><li>Lv, D., Hu, Z., Lu, L., Lu, H., Xu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+cell+culture:+A+powerful+tool+in+tumor+research+and+drug+discovery.">Three-dimensional cell culture: A powerful tool in tumor research and drug discovery.</a> Oncology Letters. 14 (6), 6999-7010 (2017).</li><li>Zhang, X., Jiang, T., Chen, D., Wang, Q., Zhang, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+liver+models:+state+of+the+art+and+their+application+for+hepatotoxicity+evaluation.">Three-dimensional liver models: state of the art and their application for hepatotoxicity evaluation.</a> Critical Reviews in Toxicology. 50 (4), 279-309 (2020).</li><li>Dutta, D., Heo, I., Clevers, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disease+modeling+in+stem+cell-derived+3D+organoid+systems.">Disease modeling in stem cell-derived 3D organoid systems.</a> Trends in Molecular Medicine. 23 (5), 393-410 (2017).</li><li>Nunes, A. S., Barros, A. S., Costa, E. C., Moreira, A. F., Correia, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+tumor+spheroids+as+in+vitro+models+to+mimic+in+vivo+human+solid+tumors+resistance+to+therapeutic+drugs.">3D tumor spheroids as in vitro models to mimic in vivo human solid tumors resistance to therapeutic drugs.</a> Biotechnology and Bioengineering. 116 (1), 206-226 (2019).</li><li>Kleinman, H. K., Martin, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrigel:+Basement+membrane+matrix+with+biological+activity.">Matrigel: Basement membrane matrix with biological activity.</a> Seminars in Cancer Biology. 15, 378-386 (2005).</li><li>Caliari, S. R., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+guide+to+hydrogels+for+cell+culture.">A practical guide to hydrogels for cell culture.</a> Nature Methods. 13 (5), 405-414 (2016).</li><li>Foglietta, F., Canaparo, R., Muccioli, G., Terreno, E., Serpe, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methodological+aspects+and+pharmacological+applications+of+three-dimensional+cancer+cell+cultures+and+organoids.">Methodological aspects and pharmacological applications of three-dimensional cancer cell cultures and organoids.</a> Life Sciences. 254, 117784 (2020).</li><li>Bardsley, K., Deegan, A. J., El Haj, A., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+state-of-the-art+3D+tissue+models+and+their+compatibility+with+live-cell+imaging.">Current state-of-the-art 3D tissue models and their compatibility with live-cell imaging.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 1035, 3-18 (2017).</li><li>Darrigues, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+gold+nanorods'+interaction+with+large+3D+pancreatic-stromal+tumor+spheroids+by+multimodal+imaging:+Fluorescence,+photoacoustic,+and+photothermal+microscopies.">Tracking gold nanorods' interaction with large 3D pancreatic-stromal tumor spheroids by multimodal imaging: Fluorescence, photoacoustic, and photothermal microscopies.</a> Scientific Reports. 10 (1), 3362 (2020).</li><li>Boutros, M., Heigwer, F., Laufer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscopy-based+high-content+screening.">Microscopy-based high-content screening.</a> Cell. 163 (6), 1314-1325 (2015).</li><li>Mysior, M. M., Simpson, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell3:+A+new+vision+for+study+of+the+endomembrane+system+in+mammalian+cells.">Cell3: A new vision for study of the endomembrane system in mammalian cells.</a> Bioscience Reports. , (2021).</li><li>N&#252;rnberg, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Routine+optical+clearing+of+3D-cell+cultures:+Simplicity+forward.">Routine optical clearing of 3D-cell cultures: Simplicity forward.</a> Frontiers in Molecular Biosciences. 7 (20), (2020).</li><li>Cutrona, M. B., Simpson, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+High-throughput+automated+confocal+microscopy+platform+for+quantitative+phenotyping+of+nanoparticle+uptake+and+transport+in+spheroids.">A High-throughput automated confocal microscopy platform for quantitative phenotyping of nanoparticle uptake and transport in spheroids.</a> Small. 15 (37), 1902033 (2019).</li><li>Kelly, S., Byrne, M. H., Quinn, S. J., Simpson, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+nanoparticle-induced+toxicity+readouts+with+single+cell+resolution+in+HepG2+multicellular+tumour+spheroids.">Multiparametric nanoparticle-induced toxicity readouts with single cell resolution in HepG2 multicellular tumour spheroids.</a> Nanoscale. 13 (41), 17615-17628 (2021).</li><li>Sirenko, O., Mitlo, T., Hesley, J., Luke, S., Owens, W., Cromwell, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-content+assays+for+characterizing+the+viability+and+morphology+of+3D+cancer+spheroid+cultures.">High-content assays for characterizing the viability and morphology of 3D cancer spheroid cultures.</a> Assay and Drug Development Technologies. 13 (7), 402-414 (2015).</li><li>Redondo-Castro, E., Cunningham, C. J., Miller, J., Cain, S. A., Allan, S. M., Pinteaux, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+human+mesenchymal+stem+cell+3D+spheroids+using+low-binding+plates.">Generation of human mesenchymal stem cell 3D spheroids using low-binding plates.</a> Bio-protocol. 8 (16), (2018).</li><li>Lee, G. Y., Kenny, P. A., Lee, E. H., Bissell, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+culture+models+of+normal+and+malignant+breast+epithelial+cells.">Three-dimensional culture models of normal and malignant breast epithelial cells.</a> Nature Methods. 4 (4), 359-365 (2007).</li><li>Eismann, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+3D+light-sheet+screening+with+high+spatiotemporal+resolution+reveals+mitotic+phenotypes.">Automated 3D light-sheet screening with high spatiotemporal resolution reveals mitotic phenotypes.</a> Journal of Cell Science. 133 (11), 245043 (2020).</li><li>Alsehli, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrated+pipeline+for+high-throughput+screening+and+profiling+of+spheroids+using+simple+live+image+analysis+of+frame+to+frame+variations.">An integrated pipeline for high-throughput screening and profiling of spheroids using simple live image analysis of frame to frame variations.</a> Methods. 190, 33-43 (2021).</li><li>Stirling, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CellProfiler+4:+improvements+in+speed,+utility+and+usability.">CellProfiler 4: improvements in speed, utility and usability.</a> BMC Bioinformatics. 22 (1), 1-11 (2021).</li><li>Renner, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fully+automated+high-throughput+workflow+for+3D-based+chemical+screening+in+human+midbrain+organoids.">A fully automated high-throughput workflow for 3D-based chemical screening in human midbrain organoids.</a> eLife. 9, 52904 (2020).</li><li>Powley, I. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-derived+explants+(PDEs)+as+a+powerful+preclinical+platform+for+anti-cancer+drug+and+biomarker+discovery.">Patient-derived explants (PDEs) as a powerful preclinical platform for anti-cancer drug and biomarker discovery.</a> British Journal of Cancer. 122 (6), 735-744 (2020).</li><li>Collins, A., Miles, G. J., Wood, J., MacFarlane, M., Pritchard, C., Moss, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-derived+explants,+xenografts+and+organoids:+3-dimensional+patient-relevant+preclinical+models+in+endometrial+cancer.">Patient-derived explants, xenografts and organoids: 3-dimensional patient-relevant preclinical models in endometrial cancer.</a> Gynecologic Oncology. 156 (1), 251-259 (2020).</li><li>Miles, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+and+comparing+immunostaining+and+computational+methods+for+spatial+profiling+of+drug+response+in+patient-derived+explants.">Evaluating and comparing immunostaining and computational methods for spatial profiling of drug response in patient-derived explants.</a> Laboratory Investigation. 101 (3), 396-407 (2021).</li></ol>

Burada açıklanan yaklaşım, HCS ve HCA için uygun bir şekilde kuyu başına birkaç yüz sferoid üretmek için bir platformu detaylandırmaktadır. Kuyu başına sadece bir sferoid oluşumuna izin veren düz tabanlı ve yuvarlak tabanlı ULA plakalarının kullanımı gibi diğer popüler yöntemlerle karşılaştırıldığında18,19, bu yöntem yüksek çözünürlüklü bilgilerin çok sayıda sferoidden bir tarama formatında çıkarılmasına olanak sa...

Geleneksel olarak, hücre bazlı tahliller, etkili bir şekilde iki boyutlu (2D) bir ortam olarak kabul edilebilecek katı bir substrat üzerinde büyüyen tek katmanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, 2B hücre kültürü modellerinin bazı bağlamlarda fizyolojik alaka düzeyinden yoksun olduğu ve hücreler arasında meydana gelen karmaşık etkileşimlerin çoğunu kopyalayamadığı giderek daha fazla kabul edilmektedir1. Üç boyutlu (3D) hücre kültürü yöntemleri araştırmacılar arasında hızla popüler hale gelmektedir ve 3D hücre modelleri, doku ortamında hücrelerin karşılaştığı fizyolojik koşulları daha iyi taklit etmek için yüksek potansiyel göstermektedir2. Kullanılan birkaç farklı 3D hücre derlemesi türü vardır, ancak en yaygın iki tip sferoidler ve organoidlerdir. Sferoidler birçok farklı hücre hattından yetiştirilebilir ve kullanılan hücre tipine ve montaj yöntemlerine bağlı olarak çeşitli şekil ve boyutlar benimseyebilirler3. Dahası, sferoidler, kanser hücre hatlarından yetiştirildiklerinde çok hücreli tümör sferoidleri (MCTS) olarak da adlandırılabilir ve bu modeller preklinik in vitro ilaç dağıtımı ve toksisite çalışmaları için özel bir kullanım alanı bulmuştur4,5. Öte yandan organoidler, vücudumuzdaki dokuları ve organları daha iyi taklit etmeyi amaçlar ve daha karmaşık morfolojik düzenlemeleri benimseyebilirler. Organoidlerin üretimi, yetişkin kök hücrelerin veya pluripotent kök hücrelerin kullanılmasını içerir; bunlar, ilgilenilen doku veya organa benzemek için uygun hücrelere yeniden programlanabilir. Öncelikle organların gelişimini araştırmak ve hastalıkları ve konakçı-patojen etkileşimlerini modellemek için kullanılırlar6.
3B hücre derlemeleri oluşturmak için kullanılan bir dizi farklı yöntem vardır. İskele tabanlı yöntemler, hücrelerin içinde bağlanabileceği veya büyüyebileceği bir substrat veya destek sağlar. Bu iskeleler çeşitli şekillerde olabilir ve çeşitli malzemelerden yapılabilir. En yaygın olanları hücre dışı matriks (ECM) bileşenleri ve hidrojellerdir ve hücrelerin doğal hücre dışı ortamına benzeyecek ve böylece fizyolojik etkileşimleri kolaylaştıracak şekilde tasarlanmıştır4,7. ECM bodrum materyali Engelbreth-Holm-Swarm fare sarkomu tümöründen ekstrakte edilmiş ve laminin, tip IV kollajen ve perlecan8 dahil olmak üzere zengin bir ECM bileşenleri karışımı içerdiği gösterilmiştir. Bununla birlikte, avantajlı bileşimine rağmen, kullanımıyla ilgili iki ana zorluk vardır: partiden partiye değişkenliği ve 10 ° C8,9'un altında ve üstünde iki farklı agrega durumuna sahip olması. Buna karşılık, hidrojeller bileşenlerine ve sertliklerine göre esnek olma avantajına sahiptir ve istenen belirli 3D hücre düzeneğine uyacak şekilde özelleştirilebilirler7,10. İskele bazlı yöntemler organoid büyüme için gereklidir, ancak aynı zamanda sferoidler için de yaygın olarak kullanılmaktadır. Hücrelerin büyüdükleri yüzeye yapışmasını engelleyerek çalışan iskelesiz yöntemler, genellikle sadece küresel montaj ile uyumludur. Örnekler arasında, hücrelerin sferoidlere toplanmasına izin veren düz tabanlı veya U-dipli ultra düşük bağlantı (ULA) plakaları veya iplikçik/rotasyon şişelerinde hücrelerin sürekli ajitasyonunun kullanılması sayılabilir10.
Çok çeşitli biyolojik olayları incelemek için 3D hücre montajlarının kullanımı hızla popülerlik kazanmaktadır; ancak, kültürleri için seçilen yöntemin, aşağı akış analizleri için planlara uygun ve uyumlu olması esastır. Örneğin, ULA plakalarının kullanımı yüksek tutarlılığa sahip sferoidler üretir; Bununla birlikte, bu yöntem kuyu başına tek bir sferoid üretimi ile sınırlıdır, böylece verim sınırlandırılır. 3D yapının floresan görüntülemesi planlanırken özellikle dikkat edilmesi gerekir. Montajın yetiştirildiği alt tabaka veya plaka optik olarak uyumlu olmalı ve kullanılmış olabilecek iskelelerin neden olduğu ışık saçılmasının etkilerini en aza indirmek için özen gösterilmelidir11. Bu özel sorun, mikroskop objektif lenslerinin sayısal açıklığı arttıkça daha akut hale gelir.
Muhtemelen bir 3B hücre modeliyle çalışmayı seçmenin en önemli nedenlerinden biri, yalnızca tüm montaj hakkında değil, aynı zamanda içindeki tek tek hücreler hakkında hacimsel görüntüleme verilerini çıkarmaktır. Özellikle MCTS modelleri, terapötiklerin dışarıdan merkezi hücrelere (bir tümörde ihtiyaç duyacakları gibi) nasıl geçtiğine dair anlayışımızı derinleştirmek için çok güçlü olduğunu kanıtlamaya başlıyor12 ve bu nedenle farklı katmanlardaki bireysel hücrelerden bilgi edinmek çok önemlidir. Tek tek hücrelerden kantitatif bilgileri çıkaran görüntüleme teknolojisi, yüksek içerikli analiz (HCA) olarak adlandırılır ve tarama bağlamında güçlü bir yaklaşımdır13. Bugüne kadar, HCA neredeyse sadece tek katmanlı kültürlere uygulanmıştır, ancak bu yaklaşımın çok çeşitli hücresel fonksiyonların ve süreçlerin incelenmesini sağlayan 3B kültürlere uygulanma gücüne sahip olduğunun giderek daha fazla farkına varılmıştır14. Çok sayıda 3B montajın analiz edilebilmesi ve potansiyel olarak her yapının içinden hücre düzeyinde veri sağlaması açık bir avantaja sahip olacaktır. Bununla birlikte, potansiyel olarak kalın hücre gruplarının görüntülenmesi ve oluşturulan büyük veri kümelerinin görüntülenmesiyle ilgili zorlukların üstesinden gelinmesi gerekir.
Bu makalede, MCTS'nin 96 kuyucuklu bir formatta büyük ölçekli üretimi için sağlam bir iskele tabanlı yöntem sunulmuştur. Yöntem, her kuyucukta birkaç yüz 3D hücre düzeneğinin üretimini kolaylaştırır. Karaciğer, akciğer ve kolonun katı tümör modellerini temsil eden üç farklı hücre tipi için örnekler gösterilmiştir. Oluşan sferoidler çeşitli boyutlarda olabilir ve bu nedenle HCA, belirli bir boyuttaki ve / veya morfolojideki yapıları seçmek için kullanılır. Bu özellik, gözlemlenen herhangi bir fenotipin farklı boyutlardaki sferoidler arasında karşılaştırılabilmesi, ancak hepsinin aynı kuyuda aynı şekilde muamele görmesi için ek avantaj sağlar. Bu yaklaşım, yüksek çözünürlüklü görüntüleme ile uyumludur, daha da önemlisi, aynı hücresel gruplardan hem hücre düzeyinde hem de hücre altı düzeyinde nicel veriler sağlar. Bu sferoid üretim yöntemi, kuyu başına tek bir sferoid üreten yöntemlere göre ek bir avantaja sahiptir, her bir kuyuda üretilen çok sayıda sferoid, transkriptom ve proteom profillemesi gibi diğer aşağı akış analizleri için potansiyel olarak yeterli biyokütle sağlar.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.05% Trypsin-EDTA (1x), phenol red</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25300054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A6003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10050070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CellCarrier-96 Ultra Microplates, tissue culture treated, black, 96-well with lid</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>6055302</td>
			<td>These plates have been renamed as Phenoplates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D2650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Foetal Bovine Serum (FBS), qualified, EU approved, South America origin, heat inactivated</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10500064</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycine</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP381-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-Mouse IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A-11029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamine solution, 200 mM</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25030024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoechst 33342</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>14533</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10647032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel Basement Membrane Matrix, Phenol Red-free, LDEV-free, 10 mL</td>
			<td>Corning</td>
			<td>356237</td>
			<td>This Matrigel formulation can be also found with the same catalogue number at BD Biosciences</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel Growth Factor Reduced Matrigel</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>356231</td>
			<td>This Matrigel formulation can be also found with the same catalogue number at Corning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>McCoy&#39;s 5A medium</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>26600023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>McCoy&#39;s 5A medium with L glutamine and sodium bicarbonate, without phenol red</td>
			<td>Hyclone</td>
			<td>10358633</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Minimum Essential Medium (MEM)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>21090022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Minimum Essential Medium (MEM), without glutamine, without phenol red</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>51200046</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse monoclonal anti-LAMP1 antibody (concentrate)</td>
			<td>Developmental Studies Hybridoma Bank</td>
			<td>H4A3-a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neubauer counting chamber</td>
			<td>Hirschmann</td>
			<td>8100203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nunclon tissue culture dish with lid, polystyrene, 92 mm x 17 mm</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>150350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opera Phenix HCS System and Harmony HCA software</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>HCSHH14000000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde (PFA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P6148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phalloidin Alexa Fluor 568</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A12380</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (PBS) tablets</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P4417</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polysorbate 20</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P5927</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI 1640 Medium, GlutaMAX Supplement</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>61870010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI 1640 Medium, without glutamine, without phenol red</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11835063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T9284</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stericup sterile vacuum filter units</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SCGVU05RE</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a robust method for the large-scale production of spheroids for high-content screening and analysis applications

Yüksek içerikli tarama (HCS) ve yüksek içerikli analiz (HCA), araştırmacılara hücrelerden büyük ölçekli nicel fenotipik ölçümler çıkarma yeteneği sağlayan teknolojilerdir. Bu yaklaşım, hücre biyolojisindeki çok çeşitli temel ve uygulamalı olaylar hakkındaki anlayışımızı derinleştirmek için güçlü olduğunu kanıtlamıştır. Bugüne kadar, bu teknoloji için uygulamaların çoğu, tek katmanlı olarak yetiştirilen hücrelerin kullanımına dayanıyordu, ancak bu tür modellerin dokularda meydana gelen etkileşimlerin ve süreçlerin çoğunu özetlemediği giderek daha fazla fark ediliyor. Bu nedenle, sferoidler ve organoidler gibi 3 boyutlu (3B) hücre gruplarının geliştirilmesinde ve kullanımında bir ortaya çıkmıştır. Bu 3D modeller kanser biyolojisi ve ilaç dağıtım çalışmaları bağlamında özellikle güçlü olmasına rağmen, HCS ve HCA için uygun tekrarlanabilir bir şekilde üretim ve analizleri bir takım zorluklar ortaya koymaktadır. Burada detaylandırılan protokol, çok hücreli tümör sferoidlerinin (MCTS) üretilmesi için bir yöntemi açıklamakta ve HCS ve HCA ile uyumlu bir şekilde üç farklı hücre hattına uygulanabileceğini göstermektedir. Yöntem, kuyu başına birkaç yüz sferoid üretimini kolaylaştırır ve bir tarama rejiminde kullanıldığında, hepsi aynı şekilde muamele edilen kuyu başına birkaç yüz yapıdan veri elde edilebilmesi için özel bir avantaj sağlar. Yüksek çözünürlüklü floresan görüntüleme için sferoidlerin nasıl işleneceğini ve HCA'nın hem sferoid seviyesinde hem de her bir sferoid içindeki bireysel hücrelerden nicel özellikleri nasıl çıkarabileceğini ayrıntılarıyla anlatan örnekler de verilmiştir. Bu protokol, hücre biyolojisindeki çok çeşitli önemli soruları cevaplamak için kolayca uygulanabilir.

Bu protokolde, çeşitli tümör dokularını temsil etmek için farklı hücre tiplerini kullanarak, sferoidler şeklinde 3D hücre kültürü montajları üretmek için sağlam bir yöntem detaylandırılmıştır. Bu yöntem, kuyu başına yüzlerce sferoid üretilmesine izin verir, bu da hücre bazlı tahlillerin yüksek içerikli bir şekilde yapılmasını sağlar (Şekil 1). Bu yaklaşım daha önce HT-29 sferoidlerinde16 nanopartikül alımını ve HepG2 sfero...

Watch this Scientific Journal Video about A Robust Method for the Large-Scale Production of Spheroids for High-Content Screening and Analysis Applications at JoVE.com

A Robust Method for the Large-Scale Production of Spheroids for High-Content Screening and Analysis Applications

Bu protokol, üç farklı sferoid tipinin üretimi için bir yöntemi, onları büyük ölçekli yüksek içerikli tarama ve analiz için uygun hale getirecek şekilde detaylandırmaktadır. Ek olarak, küresel ve bireysel hücre seviyelerinde nasıl analiz edilebileceğini gösteren örnekler sunulmaktadır.

Yüksek İçerikli Tarama ve Analiz Uygulamaları için Büyük Ölçekli Sferoid Üretimi için Sağlam Bir Yöntem

High-content screening (HCS) and high-content analysis (HCA) are technologies that provide researchers with the ability to extract large-scale ...

Bu protokol, otomatik mikroskopi için uygun bir çok kuyu plakasının her bir kuyucuğunda birkaç yüz çok hücreli tümörlü sferoid üretmek için bir yöntem sağlar. Üretilen sferoid farklı boyut sınıflarına ayrılabilir ve hücre altı bilgi her hücreden çıkarılabilir. Teknik, doğrudan tarama ve RNA girişim çalışmalarında kullanılabilecek yeterli serum üretir.ECM bodrum malzemesini, eksi 20 santigrat derecede tutulan önceden soğutulmuş uçları kullanarak soğuk fenol kırmızı serum serbest ortamda seyreltin. 15 mikrolitre ECM bodrum malzemesi ve orta boy solüsyonu 96 kuyucuklu bir görüntüleme plakasına yatırıyorum. Plakayı dört santigrat derecede 91 kez G'de 20 dakika boyunca santrifüj yapın.Plakayı 37 santigrat derecede 30 dakikadan fazla olmayan bir süre için kuluçkaya yatırın. Hücrelere geziler ve EDTA ekleyin. Kuluçka sonunda hücreleri 37 santigrat derecede inkübe edin, hücreleri% 10 FBS içeren tam bir ortamda askıya alırız.Pipet, hücre süspansiyonunun 10 mikrolitresini, bir hemositometre sayma odasına yerleştirin. Odanın dört çeyreğindeki hücre sayısını sayın. Centra, hücreleri oda sıcaklığında dört dakika boyunca 135 kez G'de görüntüler.Biri bu hücreler peletlenir, süpernatantı aspire eder ve mililitre başına altı hücreye 10 ila 10 konsantrasyon elde etmek için hücreleri fenol kırmızısı serbest tam bir ortamda yeniden askıya alır. Hücreleri fenol kırmızısı serbest tam bir ortamda seyreltin. Hücreleri, kuyu başına toplam 35 mikrolitre hacimde dairesel bir hareketle damla halinde görün.Hücreleri% 5 karbondioksit içeren nemlendirilmiş bir inkübatörde 37 santigrat derecede bir saat boyunca inkübe edin. 1.2 mikrolitre ECM bodrum malzemesinde, kuyu başına 23.8 mikrolitre fenol kırmızısı serbest tam ortama kadar, kuyu başına 60 mikrolitrelik bir son hacimle sonuçlanır. Hücreleri% 5 karbondioksit içeren nemlendirilmiş bir inkübatörde 37 santigrat derecede inkübe edin.Ertesi gün, ortamı 100 mikrolitre taze fenol kırmızısı serbest tam ortam ile değiştirin. Sferoidler içeren 96 kuyucuklu plakayı konfokal yüksek içerikli bir tarama mikroskobuna yerleştirin. Kullanılan zeminleri uyarmak için uygun lazerleri seçin.Çapraz konuşmayı önlemek için kanalları sırayla edinin, uygun hedefleri kullanarak sferoidleri görüntüleyin. Sferoidlerin morfolojisini analiz etmek için, sferoidleri floresan konjuge FLoid ve boyamaya göre bölümlere ayırın. Çekirdekleri altıgen üç, dört, iki boyamaya göre bölümlere ayırın.Her hücrenin sitoplazmasını, hücre sitoplazmasında bulunan artık altıgen üç, üç, dört, iki leke ile bölümlere ayırın. Sferoidlerin hacim, yüzey alanı, sferisite ve sferoidleri başına çekirdek sayısı dahil olmak üzere farklı morfolojik özelliklerini hesaplayın. Ross, 75 metreküp mikrometreden küçük ve 900.000 metreküpten daha büyük olan sferoidleri çıkarmak için daha fazla görüntüye sahip.Sferoidler içindeki tek bir hücreyi analiz etmek için, sferoidleri floresan konjuge sferoid boyamaya göre bölümlere ayırın. Çekirdekleri altıgen üç, dört, iki boyamaya göre bölümlere ayırın. Her hücrenin sitoplazmasını, hücre sitoplazmasında bulunan artık altıgen üç, üç, üç, dört, iki leke ile bölümlere ayırın.Sekonder antikor boyamasına göre lizozomları segmentlere ayırın. Her bir sferoid içindeki hücrelerin, hücre başına lizozom sayısı, hücre hacmi ve hücre yüzey alanı dahil olmak üzere farklı morfolojik özelliklerini hesaplayın. Şekil, farklı konfokal düzlemlerdeki görüntüler de dahil olmak üzere üç farklı sferoid türüne genel bir bakış açısı göstermektedir.Tüm sferoidlerin hacimsel bir görünümü de gösterilmiştir. Şekil pH segmentasyon işlemini gösterir, panel A tüm sferoidleri hacimsel bir görünümde gösterir. Panel B, tek bir sferoidin tüm hücreleri içindeki sitoplazmanın, çekirdeklerin ve lizozomların ayarlanmış segmentasyonunu görüntüler.Sitoplazma ve çekirdekler altıgen üç, dört, iki boyamaya göre bölümlere ayrılır. Lizozomlar, anti laboratuvar bir antikor boyamasına dayanarak bölümlere ayrılır. C panelleri, B paneli ile aynı segmente edilmiş, ancak üç düz görünümde gösterilir.Sferoidler düzeyinde çeşitli morfolojik ölçümler yapılabilir. Bu ölçümler, sferoidler başına çekirdek sayısının yanı sıra pH'ın bu Felicity, hacim ve yüzey alanının hesaplanmasını içerir. Üç küresel tipteki her hücrenin tipik hacmi.Hücre başına lizozom sayısının yanı sıra bu şekilde gösterilmiştir. SP üretiminin başlangıcında ilk hücre oturma yoğunluğunu optimize etmek kritik bir adımdır. Şekil, çok fazla hücre eklemenin hala sferoidlerin oluşumuna izin verdiğini göstermektedir.Bununla birlikte, bu, sferoidler için füzyona neden olabilir. Bu şekilde üretilen sferoidler transkriptomik ve proteomik analizlere tabi tutulabilir. Bu teknik, bu tür nano parçacıkların ilaç dağıtımının alımını nicel olarak analiz etmek ve sferoidlerdeki bireysel hücrelere toksisitelerini değerlendirmek için kullanılır.

Research

JoVE Journal

Biology

A Neuronal and Astrocyte Co-Culture Assay for High Content Analysis of Neurotoxicity

Nörotoksisite Yüksek İçerik Analizi Nöronal ve Astrosit Hücre Co-Kültür Testi

High Content Analysis (HCA) assays combine cells and detection reagents with automated imaging and powerful image analysis algorithms, allowing ...

Infinium Assay for Large-scale SNP Genotyping Applications

Büyük ölçekli SNP Genotiplendirme Uygulamaları için infinium Tahlili

Genotyping variants in the human genome has proven to be an efficient method to identify genetic associations with phenotypes. The distribution of ...

Large-scale Gene Knockdown in C. elegans Using dsRNA Feeding Libraries to Generate Robust Loss-of-function Phenotypes

Large-scale Gene Knockdown in C. elegans Using dsRNA Feeding Libraries to Generate Robust Loss-of-function Phenotypes

Büyük ölçekli Gen demonte olarak<em&gt; C. elegans</em&gt; Sağlam Kayıp fonksiyon-fenotipleri oluşturmak için DsRNA Besleme Kitaplıklar kullanma

RNA interference by feeding worms bacteria expressing dsRNAs has been a useful tool to assess gene function in C. elegans. While this strategy works well ...

A Strategy for Sensitive, Large Scale Quantitative Metabolomics

Hassas, Büyük Ölçekli Kantitatif metabolomik için bir strateji

Metabolite profiling has been a valuable asset in the study of metabolism in health and disease. However, current platforms have different limiting ...

Measurement and Analysis of Extracellular Acid Production to Determine Glycolytic Rate

Ekstraselüler Asit Üretim Ölçüm ve Analiz Glikolitik Hızı belirleme

Extracellular measurement of oxygen consumption and acid production is a simple and powerful way to monitor rates of respiration and glycolysis1. Both ...

High Content Screening Analysis to Evaluate the Toxicological Effects of Harmful and Potentially Harmful Constituents (HPHC)

High Content Screening Analysis to Evaluate the Toxicological Effects of Harmful and Potentially Harmful Constituents HPHC

Zararlı ve Potansiyel Zararlı Bileşenlerinin Toksikolojik etkilerinin değerlendirilmesi için yüksek İçerik Tarama Analizi (HPHC)

Cigarette smoke (CS) is a major risk factor for cardiovascular and lung diseases. Because CS is a complex aerosol containing more than 7,000 chemicals1 it ...

Open Source High Content Analysis Utilizing Automated Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy

Otomatik Flüoresans Ömrü Görüntüleme Mikroskopi kullanmak Open Source Yüksek İçerik Analizi

We present an open source high content analysis instrument utilizing automated fluorescence lifetime imaging (FLIM) for assaying protein interactions ...

ODELAY: A Large-scale Method for Multi-parameter Quantification of Yeast Growth

ODELAY: Maya Büyümesinin Çok Parametreli Niceleşmesi İçin Büyük Ölçekli Bir Yöntem

Growth phenotypes of microorganisms are a strong indicator of their underlying genetic fitness and can be segregated into 3 growth regimes: lag-phase, ...

A Semiautomated ChIP-Seq Procedure for Large-scale Epigenetic Studies

Büyük Ölçekli Epigenetik Çalışmalar için Yarı Otomatik ChIP-Seq Prosedürü

Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing (ChIP-Seq) is a powerful and widely used approach to profile chromatin DNA associated with specific ...