药物筛选过程的自动化：从癌症细胞球制备到三维成像分析

综述

将Yamaha（雅马哈）的CELL HANDLER（细胞处理器）自动化细胞选择和成像系统与我们的FLUOVIEW FV3000共聚焦激光扫描显微镜和NoviSight软件相结合的解决方案，使几乎整个癌症细胞球药物筛选自动化的工作流程成为可能（图1）。该工作流程包括从样品制备到三维图像分析的所有操作。自动化工作流程借助了大量三维细胞模型，可以稳定高效的方式进行检测。

图1. 自动化癌症细胞球药物筛选工作流程

简介

使用三维癌症细胞球评估药物的性能非常重要，因为细胞球比二维模型更能准确地反映癌症复杂的体内微环境。这样，研究人员就能在与肿瘤微环境非常相似的条件下评估药物的有效性。

然而，对多个样品的制备、染色、成像和三维分析非常耗时。为了简化工作流程，我们使用雅马哈（Yamaha）的CELL HANDLER（细胞处理仪）自动进行细胞球制备、固定和染色，然后再使用FV3000系统和NoviSight软件进行图像采集和三维分析。

优势特性

• CELL HANDLER（细胞处理仪）可以在不损伤细胞或损失样品的情况下制备样品。此外，可在样品转移之前和之后拍摄细胞球图像，并对各种参数进行分析，以帮助确保完整的可追溯性。
• FV3000共聚焦激光扫描显微镜和NoviSight软件可以轻松地对多个样品进行三维分析。可以量化细胞球内外药物作用的差异。

方法

癌症细胞器球样品制备

首先，在超低附着U形底板中制作直径为100 µm的细胞球，并用2 nM紫杉醇（PTX）或二甲基亚砜（DMSO）进行处理。培养三天后，用ReadyProbe细胞活力成像试剂盒（绿色/蓝色）对细胞球进行染色，然后转移至含有固定溶液的平板上，并在4 ℃下过夜处理。然后再将细胞转移至SCALEVIEW-S4，并在37°C下过夜处理。所有样品的转移均使用Yamaha（雅马哈）的CELL HANDLER（细胞处理仪）进行。

孔板中的细胞球成像和三维成像分析

使用FV3000共聚焦激光扫描显微镜获取平板上细胞球的多幅荧光图像。成像数据被导入到NoviSight三维细胞分析软件中，该软件可识别三维图像中的活细胞和死细胞，然后准确计算每孔的存活率。

结果

雅马哈的细胞处理器（CELL HANDLER）中的成像和分析

细胞处理器（CELL HANDLER）可以在样品转移之前和之后采集图像和形态数据。图像表明大多数细胞球都成功转移，没有样品丢失（图2）。

图2. 染色和固定期间的细胞球

经PTX处理和未经处理的细胞球之间没有观察到面积上的差异。另一方面，荧光信号显示PTX显著减少了HT-29中的活细胞数量，而HCT-15细胞球中的活细胞数量没有减少（图3）。

图3. 细胞球面积和细胞活力，N=6，**：p < 0.01，误差线：SE

使用FV3000 CLSM系统和NoviSight软件进行3D三维图像采集和分析

为了分析PTX对细胞球微环境的影响，我们使用了FV3000显微镜观察细胞球（图4）。

图4. 使用FV3000显微镜获取的图像，蓝色：细胞核（所有细胞），红色：细胞核（死细胞）

然后将多个三维图像加载到NoviSight软件中进行三维分析，结果表明PTX大大减少了HT-29细胞球中的活细胞数量，并且对细胞球从中心到内部的影响很大。另一方面，在HCT-15细胞球中观察到的影响较小（图5）。

图5. 通过3D成像分析得到的细胞活力，N=3~6，**：p < 0.01，误差线：SE

结论

雅马哈的CELL HANDLER（细胞处理仪）简化了大量细胞球样品的制备过程。使用FV3000显微镜和NoviSight软件可以轻松地在三个维度上分析样品。通过这种自动化工作流程提供的高水平可追溯性，可提高三维细胞分析的准确性。

作者

Hiroya Ishihara，生物工程，研究与开发，EVIDENT