Longitudinale morfologiche e fisiologiche monitoraggio di sferoidi tridimensionale del tumore usando la tomografia a coerenza ottica

Yongyang Huang; Jinyun Zou; Mudabbir Badar; Junchao Liu; Wentao Shi; Shunqiang Wang; Qiongyu Guo; Xiaofang Wang; Sarah Kessel; Leo Li-Ying Chan; Peter Li; Yaling Liu; Jean Qiu; Chao Zhou

doi:10.3791/59020

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Articolo metodologico

Longitudinale morfologiche e fisiologiche monitoraggio di sferoidi tridimensionale del tumore usando la tomografia a coerenza ottica

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DOI:

10.3791/59020

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9 febbraio 2019

Yongyang Huang¹ , Jinyun Zou¹ , Mudabbir Badar¹ , Junchao Liu¹ , Wentao Shi⁵ , Shunqiang Wang² , Qiongyu Guo³ , Xiaofang Wang¹ , Sarah Kessel⁴ , Leo Li-Ying Chan⁴ , Peter Li⁴ , Yaling Liu²^,⁵ , Jean Qiu⁴ , Chao Zhou¹^,⁵^,⁶

¹Department of Electrical and Computer Engineering, Lehigh University, ²Department of Mechanical Engineering, Lehigh University, ³Department of Biomedical Engineering, Southern University of Science and Technology, ⁴Department of Technology R&D, Nexcelom Bioscience LLC, ⁵Department of Bioengineering, Lehigh University, ⁶Center for Photonics and Nanoelectronics, Lehigh University

In questo articolo

Sommario

Tomografia a coerenza ottica (OCT), una tecnologia di imaging tridimensionale, è stata utilizzata per monitorare e caratterizzare la cinetica di crescita di sferoidi multicellulari del tumore. Precisa quantificazione volumetrica di sferoidi tumore usando un voxel contando approccio e rilevamento di tessuto morto privo di etichetta in sferoidi basato sul contrasto intrinseco attenuazione ottica, sono stati dimostrati.

Abstract

Sferoidi di tumore sono stati sviluppati come un modello di cultura tridimensionale (3D) delle cellule nella scoperta della droga del cancro ricerca e anti-cancro. Tuttavia, attualmente, modalità di formazione immagine ad alta velocità che utilizza il rilevamento di campo o fluorescenza brillante, si riesce a risolvere la struttura nel complesso 3D della sferoide di tumore a causa della limitata penetrazione della luce, diffusione di coloranti fluorescenti e profondità-possibilità di risoluzione. Recentemente, il nostro laboratorio ha dimostrato l'uso della tomografia a coerenza ottica (OCT), un'etichetta-free e non-distruttivo modalità, per eseguire la caratterizzazione longitudinale di sferoidi multicellulari del tumore in una piastra a 96 pozzetti di imaging 3D. OCT è stato in grado di ottenere informazioni morfologiche e fisiologiche 3D di sferoidi tumore cresce fino a circa 600 µm in altezza. In questo articolo, dimostriamo un sistema di imaging OCT (HT-OCT) ad alta velocità che analizza il piatto intero multi-pozzetto e ottiene automaticamente dati 3D OCT di sferoidi del tumore. Descriviamo i dettagli degli orientamenti HT-OCT sistema e costruzione nel protocollo. Dai dati OCT 3D, si può visualizzare la struttura complessiva della sferoide con 3D rendering e sezioni ortogonali, caratterizzano la curva di crescita longitudinale della sferoide di tumore sulla base delle informazioni morfologiche di dimensione e volume e monitorare la crescita delle le regioni di morti-cellula nella sferoide di tumore basato sul contrasto di attenuazione ottica intrinseca. Mostriamo che HT-OCT utilizzabile come una modalità di imaging ad alta produttività per la droga di screening come pure che caratterizzano i campioni biofabricated.

Introduzione

Il cancro è la seconda causa di morte nel mondo¹. Lo sviluppo di farmaci targeting per cancro è di cruciale importanza per i pazienti. Tuttavia, si stima che oltre il 90% di nuovi farmaci anti-cancro non riuscire in fase di sviluppo a causa di una mancanza di efficacia e tossicità inattesa in studi clinici². Parte della ragione può essere attribuita all'uso di modelli della coltura semplice cellulare bidimensionale (2D) per lo screening di composto, che forniscono risultati limitati valori predittivi di composto efficacia e tossicità per le seguenti fasi di drug discovery² ^,