Eine robuste Methode für die großtechnische Produktion von Sphäroiden für High-Content-Screening- und Analyseanwendungen

Alannah S. Chalkley; Margaritha M. Mysior; Jeremy C. Simpson

doi:10.3791/63436

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Methodenartikel

Eine robuste Methode für die großtechnische Produktion von Sphäroiden für High-Content-Screening- und Analyseanwendungen

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DOI:

10.3791/63436

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28. Dezember 2021

Alannah S. Chalkley¹ , Margaritha M. Mysior¹ , Jeremy C. Simpson¹

¹Cell Screening Laboratory, UCD School of Biology and Environmental Science, University College Dublin

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von drei verschiedenen Arten von Sphäroiden in einer Weise, die sie für ein groß angelegtes High-Content-Screening und -Analyse geeignet macht. Darüber hinaus werden Beispiele vorgestellt, die zeigen, wie sie auf Sphäroid- und Einzelzellebene analysiert werden können.

Zusammenfassung

High-Content-Screening (HCS) und High-Content-Analyse (HCA) sind Technologien, die Forschern die Möglichkeit geben, groß angelegte quantitative phänotypische Messungen aus Zellen zu extrahieren. Dieser Ansatz hat sich als wirksam erwiesen, um unser Verständnis einer breiten Palette von grundlegenden und angewandten Ereignissen in der Zellbiologie zu vertiefen. Bis heute stützte sich die Mehrheit der Anwendungen für diese Technologie auf die Verwendung von Zellen, die in Monoschichten gezüchtet wurden, obwohl zunehmend erkannt wird, dass solche Modelle viele der Wechselwirkungen und Prozesse, die in Geweben auftreten, nicht rekapitulieren. Daher hat sich bei der Entwicklung und Verwendung von 3-dimensionalen (3D) Zellanordnungen wie Sphäroiden und Organoiden eine Entstehung herausgebildet. Obwohl diese 3D-Modelle im Kontext von Krebsbiologie- und Drug-Delivery-Studien besonders leistungsfähig sind, stellen ihre Herstellung und Analyse in einer reproduzierbaren Weise, die für HCS und HCA geeignet ist, eine Reihe von Herausforderungen dar. Das hier beschriebene Protokoll beschreibt eine Methode zur Erzeugung von multizellulären Tumorsphäroiden (MCTS) und zeigt, dass es auf drei verschiedene Zelllinien in einer Weise angewendet werden kann, die mit HCS und HCA kompatibel ist. Das Verfahren erleichtert die Herstellung von mehreren hundert Sphäroiden pro Bohrloch und bietet den spezifischen Vorteil, dass bei Verwendung in einem Screening-Regime Daten aus mehreren hundert Strukturen pro Bohrloch gewonnen werden können, die alle auf identische Weise behandelt werden. Es werden auch Beispiele bereitgestellt, die detailliert beschreiben, wie die Sphäroide für die hochauflösende Fluoreszenzbildgebung verarbeitet werden und wie HCA quantitative Merkmale sowohl auf Sphäroidebene als auch aus einzelnen Zellen innerhalb jedes Sphäroides extrahieren kann. Dieses Protokoll könnte leicht angewendet werden, um eine Vielzahl wichtiger Fragen in der Zellbiologie zu beantworten.

Einleitung

Traditionell wurden zellbasierte Assays in Monoschichten durchgeführt, die auf einem festen Substrat wachsen, das effektiv als zweidimensionale (2D) Umgebung betrachtet werden kann. Es wird jedoch zunehmend erkannt, dass 2D-Zellkulturmodelle in einigen Kontexten keine physiologische Relevanz haben und viele der komplexen Interaktionen, die zwischen Zellen auftreten, nicht replizieren ^können1. Dreidimensionale (3D) Zellkulturmethoden werden bei Forschern immer beliebter, und 3D-Zellmodelle zeigen ein hohes Potenzial, die physiologischen Bedingungen, mit denen Zellen in der Gewebeumgebung konfrontiert sind, besser nachzuahmen2^.<....