date:2022-03-21 17:17:51
實體瘤被包圍并與由細(xì)胞外基質(zhì)、成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞、淋巴和血管內(nèi)皮細(xì)胞以及其他基質(zhì)細(xì)胞組成的腫瘤微環(huán)境（TME）相互作用。與經(jīng)典的以腫瘤細(xì)胞為導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究相比，近幾十年來，TME 越來越受到關(guān)注，為治療方法開辟了新的前景（Balkwill et al., 2012）。
由于腫瘤過度生長以及血管連接和氧氣供應(yīng)不足，缺氧在癌細(xì)胞和 TME 中很常見。它可以以多種方式影響癌癥生物學(xué)，促進(jìn)血管生成，并與癌癥進(jìn)展和預(yù)后不良相關(guān)。因此，在處理癌細(xì)胞或基質(zhì)細(xì)胞時，研究人員應(yīng)考慮在缺氧條件下工作，因為它更準(zhǔn)確地反映了腫瘤中的生理氧水平。使用ibidi Stage Top 培養(yǎng)箱，可以在活細(xì)胞成像實驗期間在每個倒置標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡上模擬低氧條件。
許多免疫細(xì)胞類型，例如 T 細(xì)胞和骨髓細(xì)胞（例如，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，TAM），是 TME 的一部分，并且已經(jīng)對其治療適用性進(jìn)行了深入研究。根據(jù)細(xì)胞亞型，它們可以具有促腫瘤或抗腫瘤活性，并與預(yù)后良好或不良有關(guān)。特別是 T 細(xì)胞具有以患者特異性方法破壞腫瘤細(xì)胞的潛力：具有工程嵌合抗原受體 (CAR T 細(xì)胞) 的 T 細(xì)胞已被開發(fā)用于過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)移治療，并在治療 B細(xì)胞淋巴瘤。
在一個健康的系統(tǒng)中，免疫檢查點會限制免疫反應(yīng)以防止附帶組織損傷。然而，在致瘤環(huán)境中，癌細(xì)胞可以控制這些檢查點來抑制免疫系統(tǒng)對自身的破壞。通過過阻斷免疫檢查點（例如，通過抗 CTLA-4、抗 PD-1 或抗 PD-L1）對特定癌癥類型（例如黑色素瘤）的免疫療法的臨床批準(zhǔn)創(chuàng)造了一種全新的腫瘤治療方法，這改善了成千上萬患者的預(yù)后。然而，并非所有人都從免疫療法中受益，有些人對治療沒有反應(yīng)，而另一些人則獲得了抵抗力。這些案例表明，仍需要更多的基礎(chǔ)研究來評估更針對患者的治療策略（Topalian et al., 2015; Waldman et al., 2020）。
有多種體外方法可用于破譯腫瘤細(xì)胞與其微環(huán)境之間的通訊和相互作用機制：過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)CAR-T 細(xì)胞殺傷試驗、癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞（或其他基質(zhì)細(xì)胞）的共培養(yǎng)，以及滾動和粘附試驗移，只是為了僅舉幾例，幫助世界各地的研究人員了解這一重要的癌癥研究領(lǐng)域。
該圖像顯示了使用懸滴技術(shù)的生殖細(xì)胞腫瘤細(xì)胞（綠色，GFP）和免疫細(xì)胞（淋巴細(xì)胞，紅色，mCherry）的三維生長。細(xì)胞核以藍(lán)色 (DAPI) 顯示。在 3D 培養(yǎng)中，不同細(xì)胞類型之間會形成密切的相互作用。將液滴轉(zhuǎn)移到ibidi μ-Plate 96 Well中。使用具有 10 倍物鏡的 Zeiss LSM 710 共聚焦顯微鏡獲取圖像。數(shù)據(jù)由德國杜塞爾多夫大學(xué)醫(yī)院泌尿外科轉(zhuǎn)化泌尿腫瘤科 Gillian Ludwig、Daniel Nettersheim 提供。
Balkwill, F. R., Capasso, M., & Hagemann, T. (2012). The tumor microenvironment at a glance. Journal of Cell Science. 10.1242/JCS.116392
Topalian, S. L., Drake, C. G., & Pardoll, D. M. (2015). Immune checkpoint blockade: a common denominator approach to cancer therapy. Cancer Cell. 10.1016/J.CCELL.2015.03.001
Waldman, A. D., Fritz, J. M., & Lenardo, M. J. (2020). A guide to cancer immunotherapy: from T cell basic science to clinical practice. Nature Reviews Immunology. 10.1038/s41577-020-0306-5
實驗示例：CAR-T 細(xì)胞殺傷試驗的自動分析
CAR-T細(xì)胞代表了一種有前途的新癌癥治療工具。活細(xì)胞成像允許以單細(xì)胞分辨率實時分析 T 細(xì)胞/癌細(xì)胞相互作用。然而，融合細(xì)胞層的分析非常耗時，因此在高通量篩選中是不可能的。為了促進(jìn)活細(xì)胞成像裝置中 T 細(xì)胞效力的高通量無標(biāo)記分析，我們使用 ibidi 微圖案技術(shù)生成了均勻分布的癌細(xì)胞陣列。通過結(jié)合光學(xué)分析和先進(jìn)的圖像處理，可以在不使用任何標(biāo)記的情況下評估單個細(xì)胞水平上隨時間推移的細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞活性。
2D環(huán)境中的單個細(xì)胞模式（查看圖片）
使用 RCC-26 腎腫瘤細(xì)胞和 JB4 T 細(xì)胞在單細(xì)胞模式上進(jìn)行的 CAR-T 細(xì)胞殺傷試驗的延時顯微鏡檢查。MetaVi Labs 使用 FastTrack AI 分析數(shù)據(jù)。
3D 膠原蛋白基質(zhì)中的多細(xì)胞聚集（查看圖片）
固定在多細(xì)胞板上的 RCC-26 腎癌細(xì)胞。應(yīng)用在 I 型膠原蛋白基質(zhì)（ I 型膠原蛋白，大鼠尾）中的效應(yīng) T 細(xì)胞誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡小體形成。
ibidi免疫腫瘤學(xué)和腫瘤微環(huán)境分析解決方案
ibidi µ-Slides 和 µ-Dishes包括不同的幾何形狀，它們結(jié)合了使用癌細(xì)胞、免疫細(xì)胞或其他基質(zhì)細(xì)胞類型的功能性細(xì)胞分析的最佳條件。它們是免疫熒光、活細(xì)胞成像和高分辨率顯微鏡的理想選擇。ibidi 實驗室器具可與ibidi 聚合物蓋玻片和ibidi 玻璃蓋玻片一起使用。對于高通量實驗，我們提供ibidi µ-Plates，可提供 24 孔或 96 孔
ibidi Stage Top 培養(yǎng)箱為每個標(biāo)準(zhǔn)倒置顯微鏡上的活細(xì)胞成像提供生理條件。它們包括CO 2和O 2控制（例如，用于缺氧實驗）以及主動控制的濕度。它們可用于單個載玻片和培養(yǎng)皿以及多孔板。
µ-Slides with Single-Cell µ-Pattern是即用型微圖案載玻片，具有適合單細(xì)胞分析的理想間距。具有µ-Slides With Multi-Cell µ-Pattern 可實現(xiàn)空間定義的細(xì)胞粘附，以生成球體和類器官。這兩種解決方案都針對長期培養(yǎng)和高分辨率成像進(jìn)行了優(yōu)化，可用于多種癌細(xì)胞/免疫細(xì)胞相互作用研究（例如，CAR-T 細(xì)胞活性測定）等等。
ibidi泵系統(tǒng)非常適合在具有確定的剪切應(yīng)力值的流動條件下進(jìn)行長期細(xì)胞培養(yǎng)，并且與所有帶 Luer 適配器的 µ- Slide 兼容。它模擬定義的連續(xù)和脈動層流和振蕩流，以研究更生理環(huán)境中的細(xì)胞。它是滾動和粘附測定、遷移和入侵研究的最佳選擇。此外，可以灌注細(xì)胞、球體和類器官以獲得最佳營養(yǎng)。
ibidi 提供各種不同幾何形狀的通道載玻片。µ-Slide I Luer系列有一個通道，專為標(biāo)準(zhǔn)流動實驗以及滾動和粘附試驗而設(shè)計。µ-Slide VI有 6 個通道，非常適合平行流分析。兩者都提供ibidi 聚合物蓋玻片和ibidi 玻璃蓋玻片，以及不同的高度和涂層
μ-Slide I Luer 3D無需人工濾膜即可創(chuàng)建內(nèi)皮屏障。內(nèi)皮細(xì)胞可以接種在合適的凝膠基質(zhì)上，例如I 型膠原蛋白、大鼠尾。在將載玻片連接到泵并施加定義的剪切應(yīng)力后，會創(chuàng)建一個類似體內(nèi)的內(nèi)皮屏障，這對于滾動和粘附分析或跨內(nèi)皮遷移研究很有用。
µ-Slide 趨化性和粘性滑動趨化性非常適合在 2D 和 3D 中分析免疫細(xì)胞和癌細(xì)胞的單細(xì)胞遷移，因為它們可以快速創(chuàng)建穩(wěn)定的趨化梯度。這些梯度很容易在 2D 或水3D 凝膠中建立，例如Collagen I凝膠和 Matrigel ®，因為凝膠結(jié)構(gòu)不會阻礙通過擴散形成可溶性梯度。
參考文獻(xiàn)：
Newton, H. S., Gawali, V. S., Chimote, A. A., Lehn, M. A., Palackdharry, S. M., Hinrichs, B. H., Jandarov, R., Hildeman, D., Janssen, E. M., Wise-Draper, T. M., & Conforti, L. (2020). PD1 blockade enhances K+ channel activity, Ca2+ signaling, and migratory ability in cytotoxic T lymphocytes of patients with head and neck cancer. Journal for Immunotherapy of Cancer. 10.1136/JITC-2020-000844
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Luthria, G., Li, R., Wang, S., Prytyskach, M., Kohler, R. H., Lauffenburger, D. A., Mitchison, T. J., Weissleder, R., & Miller, M. A. (2020). In vivo microscopy reveals macrophage polarization locally promotes coherent microtubule dynamics in migrating cancer cells. Nature Communications. 10.1038/s41467-020-17147-y
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