date:2024-04-18 14:37:18
歡迎同我們一起來探索3D細(xì)胞培養(yǎng)的變革世界，這是一種重塑生物醫(yī)學(xué)研究格局的技術(shù)。長期以來，由于平面2D細(xì)胞模型簡單且具有成本效益，科學(xué)家們一直依靠其來研究細(xì)胞和疾病機(jī)制。然而，近年來，3D細(xì)胞培養(yǎng)因其能夠更準(zhǔn)確地模擬體內(nèi)組織環(huán)境而迅速流行。我們仔細(xì)想一下，細(xì)胞是很少以孤立的單層形式存在于我們的體內(nèi)。因此，研究3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)為研究人員提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，可以在更相關(guān)的環(huán)境中探索細(xì)胞行為。在體外，這可以通過將細(xì)胞懸浮在非粘附表面或?qū)⑵淝度肽M細(xì)胞外基質(zhì)的基質(zhì)中來實(shí)現(xiàn)，從而促進(jìn)各個(gè)維度的生長。
在本篇文章中我們將展示令人驚嘆的顯微圖像，這些圖像融合了3D細(xì)胞培養(yǎng)的藝術(shù)性和科學(xué)意義。這些通過攝影比賽選拔出的圖像發(fā)布在我們ibidi的年度臺歷上，讓我們得以獨(dú)特地一瞥細(xì)胞結(jié)構(gòu)和相互作用的美麗和復(fù)雜性。從胚胎干細(xì)胞聚集體到腸道球體再到乳腺癌類器官，這些顯微圖像將突出顯示不同的3D細(xì)胞培養(yǎng)物，為各自的研究領(lǐng)域提供見解。在此，讓我們一起來深入了解一下吧~
一、小鼠小腸類器官
圖片來源: Naveen Parmar 奧斯陸大學(xué)病理學(xué)系, 挪威
這張令人驚嘆的圖像展示了小鼠小腸類器官的3D培養(yǎng)，重點(diǎn)評估IL-22細(xì)胞因子對抗菌劑表達(dá)的影響，特別是胃腸道中殺菌蛋白抵抗素樣分子(RELM)β的表達(dá)。在預(yù)溫的ibidi µ-Slide 8 Well high載玻片的Matrigel ®滴液中培養(yǎng)類器官，然后進(jìn)行免疫熒光染色。對它們進(jìn)行抗菌蛋白RELMβ（綠色）、分泌細(xì)胞標(biāo)記物Ulex Europaeus凝集素I（UEA I，紅色）、β-catenin（紫色）和核標(biāo)記物DAPI（藍(lán)色）的染色。使用20倍物鏡的蔡司LSM 880共焦顯微鏡進(jìn)行共焦顯微鏡成像。
ibidi µ-Slide 8 Well high八孔腔室載玻片
這項(xiàng)研究有助于精密地再現(xiàn)和模擬體內(nèi)腸上皮，為IL-22對抗菌表達(dá)的影響以及免疫細(xì)胞衍生的細(xì)胞因子與腸上皮之間的相互作用提供有價(jià)值的見解。
二、人類乳腺癌類器官
圖片來源: Kai-Wen Kan 中國醫(yī)藥大學(xué)，臺灣
該圖像捕捉到了從患者腫瘤活檢中培養(yǎng)出來的人類乳腺癌類器官的復(fù)雜性。該研究的重點(diǎn)是在類器官內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)緊密模擬藥物相互作用的腫瘤微環(huán)境，旨在推動個(gè)性化治療。
在獲取腫瘤樣本后，對其進(jìn)行仔細(xì)解剖并進(jìn)行酶消化。然后將處理后的組織在支持性Matrigel matrix基質(zhì)膠基質(zhì)中培養(yǎng)，促進(jìn)類器官的生長。
這些類器官經(jīng)過免疫熒光染色以揭示關(guān)鍵的細(xì)胞標(biāo)記物：洋紅色的Ki67，表示增殖；F-actin肌動蛋白呈綠色，勾勒出細(xì)胞骨架；細(xì)胞核染成藍(lán)色。類器官在µ-Dish Well35mm,high Glass Bottom玻璃底培養(yǎng)皿中培養(yǎng)并成像。圖像采用25倍物鏡的ANDOR Dragonfly高速共焦顯微鏡系統(tǒng)拍攝。
µ-Dish 35 mm, high Glass Bottom （貨號：81158）
三、小鼠胚胎干細(xì)胞的3D聚集體
圖片來源: Matthew French 愛丁堡大學(xué) 英國
該圖像展示了三種原腸胚，即鼠類胚胎干細(xì)胞的3D聚集體，就在軸延伸之前，模仿胚層命運(yùn)與多能細(xì)胞的分離，如胚胎中的情況。這項(xiàng)研究調(diào)查了細(xì)胞命運(yùn)的空間組織及其對鄰近細(xì)胞的影響，并在3D中分析了組織和單細(xì)胞水平的影響。
使用包括Sox2（藍(lán)色）、Brachury（T，綠色）、Tbx6（紅色）和LaminB1（灰色）在內(nèi)的基因標(biāo)記物的戰(zhàn)略性復(fù)用制備樣品，突出了這些轉(zhuǎn)錄因子在神經(jīng)中胚層祖細(xì)胞（NMPs）中的空間排列和分化順序。隨后，樣品在增加的水：甲醇稀釋液中進(jìn)行脫水，以將其固定在BABB中，從而促進(jìn)深層組織成像。該圖像作為細(xì)胞命運(yùn)模式和整體原腸胚形態(tài)的視覺演示，使用40倍油鏡的徠卡Sp8共聚焦顯微鏡Leica LIGHTNING系統(tǒng)在ibidi µ-Slide 8 Well high上拍攝。
四、小鼠回腸類器官
圖片來源: Felix Scharte-MRC分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，英國劍橋
該圖像描繪了小鼠回腸類器官的3D培養(yǎng)，該類器官在底部包被Matrigel®的ibidi µ-Slide 8 Well high八孔腔室載玻片中精心制備。這項(xiàng)研究旨在分析宿主與病原體的相互作用，尤其關(guān)注人類限制性病原體，如傷寒沙門氏菌。
3D類器官成像的使用有助于檢查傷寒沙門氏菌在復(fù)雜組織環(huán)境中的侵襲和細(xì)胞內(nèi)生活方式。為了可視化類器官的細(xì)節(jié)，采用了染色技術(shù)：Phalloidin（綠色）用于F-肌動蛋白，CellMask（紅色）用于質(zhì)膜，DAPI（藍(lán)色）用于細(xì)胞核。使用40倍放大的蔡司細(xì)胞觀察共聚焦顯微鏡進(jìn)行成像。為了實(shí)現(xiàn)合理的分辨率和成像深度，將類器官接種在預(yù)冷的ibidi µ-Slide 8 Well high八孔腔室載玻片中，以防止基質(zhì)膠凝固，確保它們在蓋玻片底部附近沉淀，以優(yōu)化圖像分辨率。
五、人腸成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞球體
圖片來源: Henrique Nogueira Pinto，荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)與免疫學(xué)系
這張圖片展示了一個(gè)將人腸成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞整合到纖維蛋白水凝膠內(nèi)的復(fù)合球體模型。這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是探索腸道類器官內(nèi)的血管形成策略。該模型稱為血管形成單位(VUs)，將人內(nèi)皮祖細(xì)胞與腸成纖維細(xì)胞結(jié)合在一起，在ibidi µ-Slide 4 Well 的纖維蛋白凝膠中培養(yǎng)三天。
染色過程中CD31(黃色)突出標(biāo)記內(nèi)皮細(xì)胞，vimentin(紅色)突出標(biāo)記成纖維細(xì)胞，DAPI(青色)突出標(biāo)記DNA,使用帶有10倍物鏡的Leica TCS SP5 II共聚焦顯微鏡進(jìn)行成像。
ibidi µ-Slide 4 Well
一個(gè)重要的觀察結(jié)果是成纖維細(xì)胞過度生長，阻礙了球體內(nèi)適當(dāng)?shù)难苄纬伞榱司徑膺@一問題，通過在凝膠化過程中反轉(zhuǎn)ibidi µ-Slide來調(diào)整研究方案。這種調(diào)整成功地防止了球體下沉并附著在孔底部，促進(jìn)了更有效的血管形成，提高了整體研究成果。
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