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Imagens 3D de alta resolução e sem rótulos e análise de aprendizado de máquina de organoides inte...
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JoVE Journal Biology
Label-free, High-Resolution 3D Imaging and Machine Learning Analysis of Intestinal Organoids via Low-Coherence Holotomography

Imagens 3D de alta resolução e sem rótulos e análise de aprendizado de máquina de organoides intestinais por meio de holotomografia de baixa coerência

Full Text
1,667 Views
10:40 min
August 12, 2025

DOI: 10.3791/68529-v

Jimin Cho1, Mahn Jae Lee2, Juyeon Park3,4, Jaehyeok Lee5, Sumin Lee5, Chaeuk Chung2, Bon-Kyoung Koo6, YongKeun Park3,4,5

1Graduate School of Stem Cell and Regenerative Biology,Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), 2Division of Pulmonary and Allergy Medicine, Department of Internal Medicine,Chungnam National University Hospital, 3Department of Physics,KAIST, 4KAIST Institute for Health Science and Technology,KAIST, 5Tomocube Inc., 6Center for Genome Engineering,Institute for Basic Science

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a protocol for high-resolution, label-free, three-dimensional imaging of organoids, facilitating real-time visualization of structural dynamics and drug responses. The approach utilizes low-coherence holotomography, enhancing the ability to monitor biophysical changes during organoid development.

Key Study Components

Research Area

  • Organoid biology
  • Biomedical imaging techniques
  • Drug response analysis

Background

  • Importance of non-invasive imaging in live organoids
  • Use of AI in quantitative texture selection
  • Relevance in disease modeling and precision medicine

Methods Used

  • Holotomography for imaging organoids
  • Live organoid cultures
  • AI-driven quantitative analysis of imaging data

Main Results

  • Successful imaging of organoid structures in real-time
  • Ability to assess drug responses non-invasively
  • Demonstration of integration with computational analysis for improved insights

Conclusions

  • The method showcases a novel approach for high-resolution organoid imaging.
  • It provides crucial insights into biophysical properties and drug effects in a living biological context.

Frequently Asked Questions

What is the main advantage of using low-coherence holotomography?
It allows for high-resolution, label-free imaging of live organoids, enabling real-time monitoring of their structural dynamics.
How does this protocol improve drug testing methods?
The protocol enables non-invasive drug testing in live organoids, providing more accurate assessments of drug responses.
What role does AI play in this imaging approach?
AI is used for quantitative texture selection, enhancing the analysis of imaging data from organoids.
Can this method be used for other types of biological samples?
While this study focuses on organoids, the imaging technique may be adaptable to other biological systems.
What are the implications for precision medicine?
This methodology supports personalized treatment approaches by providing detailed insights into organoid behavior in response to therapeutic agents.
What further developments are planned for this research?
Future work aims to integrate additional imaging features and refine analysis techniques for broader application in disease modeling.
Is this imaging method suitable for long-term studies?
Yes, the protocol includes provisions for long-term imaging, allowing for continuous monitoring of organoid development and responses.

Apresentamos um protocolo passo a passo para imagens tridimensionais de alta resolução, sem rótulos e tridimensionais usando holotomografia de baixa coerência. Este protocolo detalha a preparação da cultura de organoides, aquisição de imagens e análise computacional de imagens, permitindo a visualização em tempo real da dinâmica estrutural e respostas a medicamentos em organoides vivos.

Nosso objetivo é estabelecer métodos de imagem em tempo real e sem rótulos ao monitorar mudanças biofísicas em organoides vivos durante o desenvolvimento e em resposta a medicamentos. Este protocolo facilita a escala simplificada de imagens e testes de drogas não invasivos em organoides vivos apoiados por mutação orientada por IA e seleção quantitativa de textura para pesquisa biomédica. Planejamos integrar ainda mais imagens 3D sem rótulos e uma análise de um ano para estudos de organoides não invasivos de alta resolução em modelagem de doenças e medicina precisa.

Para começar, aspire o meio gasto de cada poço de uma placa de 48 poços contendo a matriz extracelular. Adicione 200 microlitros de solução de recuperação celular a cada poço e incube a quatro graus Celsius por 30 minutos. Usando uma pipeta, colete suavemente a suspensão organoide e transfira-a para um tubo de microcentrífuga.

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