類器官（Organoids）是指利用成體干細胞或多能干細胞進行體外三維（3D）培養(yǎng)而形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的組織類似物。其與對應(yīng)的人類器官擁有高度相似的組織學(xué)特征，并能重現(xiàn)該器官的生理功能。與傳統(tǒng)2D細胞培養(yǎng)模式相比，3D培養(yǎng)的類器官包含多種細胞類型，突破了細胞間單純的物理接觸聯(lián)系，形成了更加緊密的細胞間，細胞與基質(zhì)間高度相互作用，形成具有功能的“微器官”，能更好地用于模擬器官組織的發(fā)生過程及生理病理狀態(tài)，因而在基礎(chǔ)研究、臨床診療、藥物模型等多方面均具有廣闊的應(yīng)用前景。

 

然而在類器官培養(yǎng)過程中的拍攝及定量分析有著許多挑戰(zhàn)：

1、人工手動操作拍攝類器官圖像，費時耗力通量低；

2、頻繁采集過程當(dāng)中環(huán)境變化對類器官帶來影響；

3、常規(guī)顯微鏡下僅能得到類器官面積信息，數(shù)據(jù)量少；

4、孔板中拍攝位點難以全面選取，重復(fù)性難以保證。

 

Holomonitor M4強大的全息動態(tài)監(jiān)測及分析功能助您輕松解決類器官拍攝過程中的痛點，Holomonitor M4機身小巧可在培養(yǎng)箱中長期無標記實時監(jiān)測類器官避免環(huán)境變化干擾；針對不同的孔板可進行多處自由選點保證實驗重復(fù)性，最高可進行96孔板監(jiān)測；3D成像及強大的分析功能不僅可以提供類器官面積形態(tài)變化信息，更能給與體積及遷移等豐富信息。

 

下面給大家分享一篇類器官拍攝及定量分析案例。

案例一

Subpopulations of Organoid-Forming Cells Have Different Motility

 

 

口咽鱗狀細胞癌（OPSCC）干細胞具有自我更新和分化成腫瘤異質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的能力。David等人采用實時數(shù)字全息顯微鏡（Holomonitor M4）對口咽鱗狀細胞癌進行腫瘤類器官形成觀察。監(jiān)測結(jié)果展示了腫瘤-類器官形成早期細胞聚集的過程，并可對類器官面積及光學(xué)體積進行篩選。隨后David等人對OPSCC上皮細胞進行分選，通過M4對不同表型的細胞運行及生長觀察結(jié)果表明CD44＋細胞表現(xiàn)出更大的運動性和腫瘤形成能力。Holomonitor M4提供了一種簡單無標記的腫瘤類器官長期監(jiān)控分析，可用于評估類器官形成過程、類器官生長面積及體積量化分析、類器官遷移追蹤及藥物篩選。

 

應(yīng)用一

監(jiān)控類器官形成數(shù)量，評估類器官最佳接種密度。

 

亮點：Holomonitor M4機身小巧可在培養(yǎng)箱中長期無標記實時監(jiān)測類器官避免環(huán)境變化干擾。

 

本文通過15小時連續(xù)觀測不同接種密度下細胞發(fā)生聚集形成類器官時間，并通過光學(xué)厚度的數(shù)據(jù)來評估整體生長狀況。結(jié)果表示接種密度100個細胞/ μL可產(chǎn)生102個±36個類器官/mm²;1000 個細胞/μL 產(chǎn)生 47 ± 34 個類器官/mm²。接種密度會影響類器官的大小和光學(xué)性質(zhì)，細胞之間的密切接觸，有利于類器官的形成。

圖1: 用HoloMonitor M4成像測定類器官的接種密度條件和光學(xué)性質(zhì)�？谘树[狀細胞癌（OPSCC）細胞在以（a）100和（b）1000個細胞/ μL的密度接種后15小時成像，（c）散點圖顯示使用不同接種密度獲得的類器官的光學(xué)體積和厚度。

 

應(yīng)用二

長期監(jiān)控并實時量化類器官生長狀態(tài)

 

亮點：HoloMonitor M4 3D成像及強大的分析功能，實時量化類器官面積及體積變化信息。

 

本文通過15小時聯(lián)系觀測，評估影響類器官形成和生長的事件，結(jié)果表明顯示類器官在接種后2 h開始形成，并通過面積和光學(xué)厚度隨時間的增加來監(jiān)測整體生長。在最初的8小時內(nèi)，細胞聚集主導(dǎo)了類器官的形成；在8-15 h時類器官完全形成，并顯示出穩(wěn)定的直徑和光學(xué)厚度測量結(jié)果。

 

圖2：使用M4監(jiān)測15小時內(nèi)的類器官形成情況。（a）水凝膠嵌入培養(yǎng)系統(tǒng)不同時間點（0,7.5和15小時）捕獲的M4圖像。（b）五個類器官在15小時內(nèi)的面積和光學(xué)體積增加情況。

應(yīng)用三

不同基因型細胞形成類器官能力及其運動情況分析

 

亮點：HoloMonitor M4可針對不同的孔板可進行多處自由選點，可以保證實驗重復(fù)性；強大的分析功能給出細胞遷移距離及速度等豐富信息。

 

在OPSCC類器官形成過程中，14%細胞沒有形成任何3D結(jié)構(gòu)，表明可能存在具有不同類器官形成能力的細胞亞群。通過根據(jù)CD44和NGFR（表達對單個OPSCC細胞的類器官形成能力和運動差異性進行分類來進行評估。分選后三種不同表型的細胞，CD44 +/ NGFR+，CD44+ / NGFR−和 CD44−/NGFR−，在水凝膠中接種并使用HoloMonitor M4進行跟蹤。結(jié)果顯示CD44＋表達的細胞在15h內(nèi)可以形成類器官且顯示出更大的平均運動性（140-240μm），而CD44−腫瘤細胞無法形成類器官且在水凝膠移動緩慢（〜30μm）。 

 

 

圖3：不同口咽鱗狀細胞癌-細胞表型的類器官形成能力和運動性。（b）根據(jù)CD44和NGFR的表達獲得單個細胞的平均累積運動性，對五個表型的類器官進行重復(fù)監(jiān)測。

 

參考文獻：

[1] Gomez Jimenez D, Carreira Santos S, Greiff L, et al. Subpopulations of Organoid-Forming Cells Have Different Motility. Applied Sciences. 2020; 10(13):4673.

https://doi.org/10.3390/app10134673.

· 篇幅有限，詳情請咨詢我司獲悉，歡迎預(yù)約試用樣機！