Évaluation de la qualité des cellules à l’aide du système de surveillance de l’incubation CM20 : amélioration de la reproductibilité des expériences via la caractérisation des cellules

Introduction

Dans le cadre de la recherche utilisant des cellules cultivées, la reproductibilité des expériences relève souvent du défi. Pour surmonter ce problème, des « conceptions expérimentales plus solides » et de « meilleures statistiques » sont proposées à titre d’améliorations.*1 Cependant, l’acquisition des données quantitatives nécessaires au déploiement de ces améliorations fait peser une lourde charge sur les chercheurs. Nous présentons dans cette note d’application une approche visant à améliorer la reproductibilité des expériences par l’acquisition de données quantitatives à partir des cultures cellulaires au moyen du système CM20 et à réduire par la même occasion la charge pesant sur les chercheurs en matière de collecte de données.

Problèmes courants : difficulté à obtenir des données quantitatives au stade de la préparation des cultures

Généralement, il incombe à l’opérateur de déterminer la qualité et le délai d’utilisation des cellules cultivées (étape préliminaire de chaque expérience), ce qui explique la grande variabilité des résultats entre les opérateurs. De plus, pour collecter des données quantitatives sur des cellules, il faut en prélever et donc en détruire une partie étant donné que les outils pratiques permettant de mesurer une grande quantité de données de manière non destructive font défaut.

Notre solution : l’acquisition de données quantitatives à l’aide du système de surveillance de l’incubation CM20

Le système de surveillance de l’incubation CM20 étant capable d’observer automatiquement un échantillon de cellules à intervalles réguliers sans le sortir du récipient de culture, des données quantitatives peuvent être acquises sans l’intervention du chercheur ni risquer de déstabiliser l’environnement de la culture cellulaire. Il est également possible de mesurer automatiquement le nombre de cellules à partir de l’image acquise et de calculer le temps de doublement, qui est un indice de la capacité de prolifération des cellules.

Fig. 1. Le système CM20 peut mesurer automatiquement des données quantitatives lors du passage des cellules ensemencées dans une microplaque à six puits.

Expérimentation visant à vérifier l’amélioration de la reproductibilité : relations entre les caractéristiques des cellules lors de leur passage à l’aide de cellules endothéliales de veine ombilicale humaine (HUVEC) et de l’induction de la différenciation

Voici un exemple d’utilisation réussie des données quantitatives du passage des cellules à titre d’évaluation de la qualité.

Fig. 2. Acquisition d’images CSM et décompte de cellules à l’aide du système CM20

Expérimentation visant à vérifier l’amélioration de la reproductibilité : relations entre les caractéristiques de cellules endothéliales de veine ombilicale humaine (HUVEC) lors de leur passage et de l’induction de leur différenciation

Voici un exemple d’utilisation réussie de données quantitatives du passage des cellules à titre d’évaluation de la qualité. La morphologie cellulaire et le temps de doublement ont été analysés à partir d’un grand nombre d’images acquises lors de la sous-culture de cellules endothéliales de veine ombilicale humaine (HUVEC). Nos constatations révèlent une forte corrélation entre le temps de doublement des cellules HUVEC pendant la sous-culture et leur potentiel angiogénique. Dans ce cas, il a été montré qu’il est possible de concevoir des expériences avec une haute reproductibilité jusqu’au passage 8 (P8), à partir duquel la capacité de prolifération change.

（Ce résultat a été obtenu à l’aide du prototype du système CM20. Voir l’article publié dans Scientific Reports pour connaître les détails de l’expérience^*2)

Fig. 3. (a) Morphologie cellulaire en fonction numéro de passage : enregistrement des données d’image à chaque passage, (b) relation entre le numéro de passage et le taux de croissance : le taux de prolifération change au niveau du passage 8 (P8), (c) potentiel angiogénique et numéro de passage de cellules HUVEC : angiogenèse réussie au niveau du passage 7 (P7) et faible angiogenèse au niveau du passage 12 (P12)

Conclusion

Références

*1) Monya Baker, « 1,500 scientists lift the lid on reproducibility », nature 533, 452–454 (26 mai 2016)  
*2) Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Yuka Shimazu, Dina Mysnikova, Shintaro Takahashi, Shinichi Takimoto & Junji Fukuda, « Flatbed epi relief-contrast cellular monitoring system for stable cell culture », nature Scientific Reports ISSN 2045-2322 (online) (15 mai 2017)