Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Продольные морфологических и физиологических мониторинг сфероидов трехмерной опухоли с помощью оптическая когерентная томография

7.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/59020

⸱

9 февраля 2019 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

Оптическая когерентная томография (Окт), трехмерные технологии визуализации, был использован для мониторинга и характеризуют Кинетика роста многоклеточных опухоли сфероидов. Точные объемного количественной сфероидов опухоли с помощью voxel, считая подход и обнаружения метки бесплатно мертвых тканей в сфероидов, основанные на встроенных оптического затухания контраст, были продемонстрированы.

Аннотация

Опухоль сфероидов были разработаны как модель трехмерной (3D) клетки культуры в раковых исследований и противораковых лекарств. Однако, в настоящее время, высок объём визуализации формы используя яркие поля или флуоресценции обнаружения, не удастся разрешить в целом 3D структура сфероида опухоль из-за ограниченной проникновение света, диффузии флуоресцентных красителей и Глубина растворимость. Недавно Наша лаборатория продемонстрировали использование оптическая когерентная томография (Окт), этикетка свободно и неразрушающего 3D визуализации модальности, для выполнения продольной характеристика сфероидов многоклеточных опухоли в 96-луночных пластине. Октябрь был способен получения 3D морфологических и физиологических информации сфероидов опухоли расти до около 600 мкм в высоту. В этой статье мы демонстрируем высок объём OCT (HT-Окт) изображения системы, которая сканирует весь несколькими хорошо пластины и автоматически получает 3D данные OCT опухоли сфероидов. Мы описываем подробности руководящих принципов системы и строительство HT-Сен, в протоколе. С 3D данных OCT один можно визуализировать в общей структуре сфероида с 3D визуализации и ортогональных срезов, характеризуют кривой продольного роста опухоли сфероида основе морфологических информации, размер и объем и контролировать рост регионах мертвых клеток в опухоли сфероида, основанный на контраст оптических встроенные затухания. Мы покажем, что HT-Окт может использоваться как механизм визуализации высокой пропускной способностью для наркотиков скрининг, а также охарактеризовав biofabricated образцов.

Введение

Рак является второй ведущей причиной смерти в мире-1. Разработки лекарств против рака имеет решающее значение для пациентов. Однако предполагается, что более 90% новых противораковых препаратов не в фазе развития ввиду отсутствия эффективности и неожиданные токсичности в клинических испытаниях2. Часть причины можно объяснить использование простой двухмерный (2D) клетки культуры моделей для составных скрининга, которые обеспечивают результаты с ограниченным предсказательная ценность составных эффективности и токсичности для следующих этапов обнаружения наркотиков2 , 3 , 4. Недавно, трехмерные (3D) опухоли сфероида модели были разработаны предоставлять клинически соответствующие физиологические и фармакологические данные для борьбы против рака наркотиков обнаружения3,4,5 ,6,,78,9,10,11,12,13,14, 15,16,,1718,19,20,21,,2223, 24,25. Поскольку эти сфероидов могут имитировать ткани специфические свойства опухоли в естественных условиях, например, питательных веществ и кислорода градиента, гипоксических ядро, а также наркотиков сопротивления19, использование этих моделей потенциально может сократить сроки обнаружения наркотиков, снизить затраты на инвестиции и принести новые медикаменты пациентам более эффективно. Один критический подход к оценке составные эффективность развития сфероида 3D опухоли является мониторинг сфероида роста и возобновления под лечения9,26. Для этого необходимы количественные характеристики опухоли морфологии, его диаметр и объем, с высоким разрешением изображения формы.

Обычных изображений условия, например, ярко поле, фаза контраст7,9,,2224и флуоресцентной микроскопии8,9,16, 18,22 может обеспечить измерение диаметра сфероида, но не может решить общую структуру сфероида в трехмерном пространстве. Многие факторы способствуют этих ограничений, в том числе проникновения зондирующего света в сфероида; Диффузия флуоресцентных красителей в сфероида; Флуоресцентный радиосигналов от возбужденных флуоресцентных красителей внутри или на поверхности противоположной сфероида из-за сильного поглощения и рассеяния; и глубина растворимость этих изображений условий. Это часто приводит к неточным объем измерений. Развитие некротические ядра в сфероидов имитирует некроза в в естественных условиях опухоли6,10,15,19,25. Эта функция патологических маловероятно, воспроизведены в 2D клетки культуры19,25,27,28. С сфероида размером более 500 мкм в диаметре, трехслойные концентрических структуры, включая внешний слой пролиферирующих клеток, средний слой покоя клеток и некротические ядро, можно наблюдать в сфероида6,10 ,15,19,25, из-за недостатка кислорода и питательных веществ. Живые и мертвые клетки флуоресценции изображений является стандартный подход к этикетке границы некротические ядра. Однако опять же, проникновение этих флуоресцентных красителей и видимого света препятствуют потенциал для зонда в ядро некротические контролировать свое развитие в его фактической формы.

Альтернативные 3D визуализации модальности, оптическая когерентная томография (Окт) вводится для характеристики опухоли сфероидов. Октябрь является биомедицинских изображений техники, которая способна до приобретения лейбл бесплатно, неразрушающего 3D данные из 1-2 мм глубины в биологических тканях29,30,,3132,33 ,34. Окт использует низкий согласованности интерферометрии для обнаружения обратно рассеянном сигналы с разных глубин образца и обеспечивает реконструированный решена глубины изображения на микрон уровня пространственного разрешения в боковых и вертикальном направлениях. Окт была широко принята в офтальмологии35,,3637 и ангиографии38,39. Предыдущие исследования использовали OCT наблюдать морфология в vitro сфероидов опухоли базальной мембраны матрицы (например, Matrigel) и оценить их ответы для фотодинамической терапии40,41. Недавно наша группа создана высок объём OCT изображений платформы для систематического мониторинга и количественной оценки Кинетика роста сфероидов 3D опухоли в нескольких хорошо плиты42. Были продемонстрированы точные объемного количественной сфероидов 3D опухоли с помощью voxel, считая подход и обнаружения метки бесплатно некротических тканей в сфероидов, основанные на встроенных оптического затухания контраст. Этот документ описывает детали как платформа отображения информации октября была построена и используемых для получения изображений с высоким разрешением 3D из опухоли сфероидов. Шаг за шагом количественный анализ кинетики роста сфероидов 3D опухоли, включая точные измерения диаметра сфероида и томов, описан. Кроме того представлен метод неразрушающего обнаружения областей некротических тканей с помощью OCT, основанные на встроенных оптического затухания контраст.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Подготовка клеток

  1. Получения клеточных линий от квалифицированного поставщика.
    Примечание: Убедитесь, что клетки от клеточных линий интерес может сформировать сфероида, в культуре средств массовой информации или с помощью субстрата (базальной мембраны матрица как Matrigel). Заглянуть в литературе9 или выполнить один раунд предварительных эксперимент для проверки.
  2. Оттепель замороженных клеток после конкретные процедуры, предоставляемые поставщиком линии клетки. Общие процедуры можно найти в других43.
  3. Культура клетки для 1-2 проходы в 25 см2 культуры колбы. Клетки затем готовы к использованию для 3D клеточной культуры.
  4. Контролировать состояние здоровья клеток каждый день и поддерживать их в инкубаторе в стандартных условиях (37 ° C, 5% CO2, влажность 95%). При необходимости обновите СМИ.
    Примечание: Питательной среды состоит из DMEM (глюкозы 4,5 г/Л), 1% антибиотик противогрибковое, плода бычьим сывороточным 10%. Субкультура клеток, прежде чем они достигают слияния в колбу культуры. Следуйте руководство культуры клеток, предоставленных поставщиком. Общая процедура можно найти elsehwhere44.
  5. В нескольких хорошо пластины, на основе следующих общих протокол9выполните 3D клеточной культуры.
    1. Удалите медиа культуры из культуры колбу и промойте его стерилизовать фосфатный буфер (PBS, подогретой до 37 ° C).
    2. Ресуспензируйте клетки, добавив 1 мл трипсина Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА, 0,5%), в колбу на 3 мин. Затем добавьте культуры средств массовой информации для разбавления трипсина.
    3. Перенесите суспензию клеток в 15 мл центрифуги и центрифуги для 5 мин на 500 x g и комнатной температуре.
    4. Удалить супернатант и Ресуспензируйте клетки с 4 мл подогретым питательной среды. Пипетка одна капля образца на Горяева для клеток подсчета для определения концентрации клеток. Разбавьте клетки соответствующей концентрации для посева (например, 3000 клеток/мл).
      Примечание: Оптимизируйте первоначальная клеточная концентрация сфероида для каждой ячейки строки и каждого типа мульти хорошо пластины (96-луночных, 384-ну или 1536-ну).
    5. Клетки семян в круглодонные несколькими хорошо пластины ультра-низким насадку (Ула). Добавьте 200 мкл суспензии клеток в каждой скважине на концентрацию 3000 клеток/мл, так что каждый хорошо имеет около 600 клеток.
    6. В РТ центрифуга целую тарелку с помощью пластины адаптера для 7 мин, сразу после посева, в скорости 350 x g или низкая скорость.
      Примечание: Центрифуги помогает собрать клетки к центру скважины для облегчения, образуя единый сфероида. Центрифуга шаг выполняется только один раз в начале сформировать опухоль сфероидов. Он не будет повторяться, когда опухоль сфероидов начинают расти.
    7. Поддерживать несколько хорошо пластины при 37 ° C и 5% CO2 в инкубатор культуры и обновить СМИ культуры каждые 3 дня.
      Примечание: Время роста может различаться для различных 3D культуры условий. В нашем исследовании 3000 клеток/мл используется для U-87 мг и HCT 116 клеточных линий в 96-луночных пластины, так что сфероида может расти до ~ 500 мкм в 4\u20127 дней HCT 116 клеток. Рассмотрите возможность добавления добавки СМИ и факторов роста для моделей различных сфероида, основанный на Генеральный протокол 3D культуры.
    8. Выполните OCT снимки опухоли сфероидов каждые 3\u20124 дней для продольного исследования их роста.
      Примечание: Рекомендуемое время точек для октября изображений будет 4 день, день 7, день 11, 14 день, день 18 и 21 день.

2. высок объём OCT изображений платформы

Примечание: См. ссылки на работу29,30,31,32,33,34 для тщательного рассмотрения принципов и применения OCT. См. Рисунок 1 и Хуан и др. 42 для подробной информации о пользовательских OCT изображений системы, используемые в данном исследовании.

  1. Выберите соответствующий источник света широкополосного для системы OCT опухоли сфероида изображений.
    Примечание: Здесь, Суперлюминесцентный диод (УОС, Рисунок 1A,B) с Центральной волны ~ 1320 нм и ~ 110 Нм пропускной способности был использован в качестве широкополосного источника света.
  2. Постройте ссылки руку и руку образца системы OCT схемы (см. рис. 1A,B для подробной информации). Смотрите Таблицу материалов для список оптических компонентов для построения системы OCT. Тем, что длина оптического пути ссылка руку и руку образца тесно соответствовали.
  3. Построить спектрометр, включая детали дизайна спектрометр октября либо выберите коммерческих спектрометра, который соответствует коллиматора, решетки, объективом F-theta и камеры линия сканирования (см. Рисунок 1 c для установки34) волны в центр источника света. Убедитесь, что спектрометр выровнен правильно освещать весь лазер пропускной способности, достижения эффективности сбора высокого Фотон и обеспечить медленное вымывание интерференционной картины.
  4. Характеризовать производительность системы OCT, включая следующие метрики как образец руку власти, всего изображения глубина, глубина-зависит от чувствительности, осевой резолюции, глубина фокуса и боковых резолюции. Место слабый рефлектор (например, зеркало с фильтр нейтральной плотности) в качестве образца для измерения глубины-зависит от чувствительности, осевой резолюции и глубины фокуса. Разместите цель диаграмма испытания ВВС США резолюции как образец для проверки латеральное разрешение.
    Примечание: См. ссылки45 34,для определения метрики производительности OCT и протоколов для характеристики этих метрик45. Приведена Таблица 1 перечень измеряемых параметров для пользовательских OCT системы, используемые в нашем исследовании.
  5. Выберите стадию моторизованных перевод для горизонтального перемещения нескольких хорошо пластины для изображения опухоли сфероидов в различных скважин (см. Рисунок 1B). Используйте этап с диапазоном путешествия больше, чем 108 мм x 72 мм для обеспечения полного сканирования всех скважин нескольких хорошо пластины. Используйте 2D или 3D моторизованных перевод этапе с контроля программного обеспечения для включения точное местоположение каждой скважины и автоматизация системы OCT для высокой пропускной способности воображения.
  6. Используйте пластину адаптера или дизайн пластины держателя (3D печать) провести несколько хорошо пластины в фиксированном положении.
  7. Исправьте наклона и вращения несколькими хорошо пластины с помощью 2D наклона этап и этап вращения, монтируется на поступательной стадии (см. рис. 1 D), до проведения любых OCT imaging для сведения к минимуму изменения плоскости фокуса из разных скважин. Используйте D2, D11, B6, D6, G6 как руководящие скважин при наблюдении за их относительные позиции в OCT изображения (рис. 1A).
  8. Отрегулируйте вращение пластины, чтобы убедиться, что края пластины параллельно с направлением движения стадии, так что скважин остаются же горизонтальной позиции в OCT изображения (Рисунок 1E). Отрегулируйте наклон пластину можно параллельно таблицы оптики, чтобы скважин остаются в тех же местах вертикальные для октября изображений (Рисунок 1F).
    Примечание: Регулировка наклона угла и фокус помогают оптимизировать качество изображения OCT для всех скважин. Однако изменения высоты культуры средств массовой информации в различных скважин может вызвать изменения в оптического пути, которые могут привести к расфокусировке изображения сфероида. Авто фокус может быть реализован для управления фокальной плоскости OCT изображений для достижения оптимизации изображения. Шаг выверки не разрешить бедных качество изображения OCT сфероида опухоль из-за следующие вопросы: сфероида, decentering из-за первоначального посева расположения; сфероида фасада при внедрении в biofabricated внеклеточной матрицы; качество плохое пластины с большим вариации высоты хорошо днища. Дополнительное программное обеспечение управления с авто фокус или самостоятельная выравнивание функции могут осуществляться для оптимизации производительности системы центра развертывания Office.
  9. Используйте пользовательские компьютерную программу для контроля захвата изображений в OCT и сценическое движение для сбора данных от каждого хорошо последовательно.

3. октября сканирование и обработку сфероидов опухоли

  1. В день октября изображений сфероидов опухоли принять несколько хорошо пластины из инкубатора. Передача нескольких хорошо пластины под OCT изображений системы. Поместите его на вершине пластины адаптера.
    Примечание: OCT изображений сфероидов опухоли может выполняться с крышки полистирольные плиты или выключить. Однако конденсации воды на крышке из-за испарения из скважин может повлиять на светопропускания и исказить светового луча, уступая меньше оптимального изображения октября от сфероидов.
  2. Отрегулируйте высоту плиты, перемещая вдоль оси z стадии перевода. Сохранить положение фокальной плоскости на ~ 100 – 200 мкм ниже верхней поверхности каждой сфероида, чтобы минимизировать эффект неоднородной depth-wise фокуса профиль.
  3. Установите надлежащий диапазон сканирования OCT (например, 1 x 1 мм) в пользовательское программное обеспечение для покрытия всей опухоли сфероида согласно этапов его развития. Нажмите кнопку Сохранить параметры для сохранения параметра.
  4. Используйте заказного программного обеспечения для получения трехмерных изображений OCT опухоли сфероидов по одному для всех скважин пластины, содержащие сфероидов. Нажмите кнопку Просмотр , чтобы просмотреть изображение предварительного просмотра и нажмите на кнопку получить получить изображение OCT.
    Примечание: Убедитесь, что данные сфероида OCT собираются когда стадии находится не в движении. Сфероида обычно располагается в центре U-дно хорошо. Однако сфероида может быть перенесено в культуре средств массовой информации при стадии ускорение или замедление из-за инерции сфероида в культуре средств массовой информации.
  5. Процесс 3D OCT наборов данных сфероидов опухоли для создания OCT структурных изображений с помощью пользовательской обработки C++ кода. Смотрите Рисунок 2а блок пост-обработки данных OCT.
    Примечание: Смотрите Рисунок 4A для созданного 3D OCT структурных изображений.
    1. Смотрите Глава 5 Drexler и Фудзимото34 и Цзянь и др. 46 для детализации описания постобработки шагов OCT данных. Калибровки размер пиксела во всех трех измерениях. Повторного масштабирования OCT структурных изображений на исправленные весы.
      Примечание: Расстояние в осевом направлении (в направлении z) октября изображений является мерой оптического пути разница между ссылку руку и руку образца. Таким образом индекс преломления выборки (n) необходимо принимать во внимание при калибровке размер пикселя в осевом направлении для дефлирования. В нашем исследовании, мы используем n = 1,37 как преломления опухоли сфероида42.
  6. Создайте коллаж сфероида изображения с помощью 2D изображения OCT в трех плоскостях сечения XY, XZ и YZ через центр тяжести сфероида. Смотрите Рисунок 3 c-E для представителя вывода коллажи сфероида изображений. Выполните регистрацию изображения для всех сфероидов, с использованием MATLAB функция dftregistration47, чтобы обеспечить, что центроиды всех сфероида расположены примерно в том же месте.
  7. Получения 3D-рендеринга сфероида, используя коммерческие или пользовательского программного обеспечения.
    Примечание: Следующие шаги показывают, как для получения 3D-рендеринга сфероидов опухоли с использованием коммерческого программного обеспечения.
    1. Загрузите 3D OCT данные в программное обеспечение.
    2. Нажмите кнопку панели Surpass . Затем нажмите кнопку Добавить новый том. Выберите режим наложения для использования 3D-рендеринга.
    3. Отрегулируйте угол, перетащив изображения с помощью указателя мыши.

4. количественная оценка морфологических сфероидов 3D опухоли

Примечание: Пользовательские написанный код в программе MATLAB обрабатывает этот количественной оценки. Нажмите кнопку запустить , чтобы начать процесс. Смотрите Рисунок 2B блок шаги морфологических количественной оценки сфероидов.

  1. Количественно сфероида диаметр, высота и диаметр основе объем.
    1. Выберите 2D изображения OCT в трех поперечных XY, XZ и YZ самолетов, которые пересекают центроид сфероида.
    2. Измерьте диаметр и высота сфероида в плоскости XY и XZ, соответственно.
    3. Расчет на основе диаметр сфероида тома с помощью: figure-protocol-1 , с презумпцией сферической формы опухоли.
  2. Количественно voxel-на-основе сфероида тома.
    1. Примените фильтр 3D усреднения на Окт структурных данных сфероида для удаления пятен.
    2. Сегмент сфероидов опухоли, используя фильтр обнаружения48 Canny края, кадра, с надлежащей порог разделения региона сфероида опухоли хорошо снизу.
    3. Группа соединительной воксели для 3D данных (см. встроенные функции: bwconncomp).
    4. Вычислите среднее расстояние между каждой соединительной voxel в группе и сфероида центроид (вручную выбран), для каждой группы. Идентифицировать сфероида региона как группы с минимальной средней дистанции.
    5. Подсчитать количество вокселей в регионе сфероида и умножьте на фактический объем отдельных voxel (объем/вокселей), давая общий объем сфероида.

5. мертвых клеток региона обнаружение сфероидов 3D опухоли

Примечание: В однородной среде, обратно рассеянном интенсивности Сен обнаружен как функция глубины (я(z)) может быть описана Бугера-Ламберта — Бера закон49: figure-protocol-2 , где z представляет глубину, μ -это оптического затухания коэффициент, и я0 является интенсивность падающего образца. Поэтому производные оптического затухания коэффициент может быть выражена как: figure-protocol-3 . С октября изображения часто строятся в логарифмическом масштабе, наклон профиля интенсивности OCT можно извлечь для получения коэффициента затухания оптического. Смотрите Рисунок 2 c блок-схема генерации карты оптического затухания.

  1. Выполнение сегментации для удаления нежелательных регионы за пределами сфероида. Выполните 3D средний фильтр для подавления спекл-шума, что присущие октября изображений.
  2. Получить pixel-wise коэффициентов оптического затухания, линейный монтаж профиля интенсивности OCT лог масштаба определенной глубины диапазоне (скользящее окно), извлечь ее склоне и умножить склона -1/2.
    Примечание: Коэффициент затухания на каждым вокселом в регионе сегментирована сфероида вычисляется на склоне Сен интенсивность профиля в окне глубина 10-voxel (~ 40 мкм в глубину), с voxel, расположенный в середине окна.
  3. Применять методы выше (шаги 5.1 и 5.2) для каждого осевой сканирования в кадре и каждый кадр в 3D набор данных, содержащий сегментирована сфероида региона пока не рассчитаны коэффициенты оптического затухания для всех вокселей сегментирована сфероида региона.
  4. Выполните двоичное Бинаризация подчеркнуть высокий затухание региона.
    Примечание: См. Хуан и др. 42 для определения порога высокого затухания региона с помощью гистограммы анализа.
  5. Выделите карту binarized оптического затухания на исходное изображение для обозначения региона мертвых клеток (смешивание). Создание 3D-визуализации изображения карты смешанных затухания для визуализации 3D распределение регионе мертвых клеток.

6. гистология и иммуногистохимии

Примечание: Гистология и иммуногистохимии (IHC) окрашенные образы опухоли сфероидов получаются коррелируют с соответствующими результатами OCT.

  1. В точках выбранного времени выберите сфероидов опухоли 1-2 из нескольких хорошо пластины для гистологии и IHC пятнать. Используете пипетку с 1 мл наконечники для передачи сфероида из колодца для пластиковых пробирок 1.5 мл.
    Примечание: Вырежьте кончик Пипетка 1 мл до передачи для обеспечения, что открытие кончик больше, чем размер опухоли сфероида, чтобы избежать повреждения структуры сфероида.
  2. Собирать каждый сфероида опухоли в одной 1,5 мл microcentrifuge заполнены с 10% формальдегида и исправить в течение 48 часов.
  3. Выполните гистологии и IHC процессов для каждого сфероида, используя Стандартный парафин, внедрение методов.
    Примечание: Пятно 5 мкм толщиной разделы опухоли сфероидов гематоксилином и эозином (H & E) и терминал deoxynucleotidyl dUTP трансферазы Ник конце маркировки обнаружения apoptosis (TUNEL). Counterstaining гематоксилином применяется к TUNEL. Был использован цифровой слайд сканер для сканирования цветного образца и получить с высоким разрешением гистологические и IHC изображений.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Высокая пропускная способность оптическая когерентная томография томография сфероидов в 96-луночных плита

Рис. 3 демонстрирует результат сканирования HT-OCT 96-луночных плиты с HCT 116 сфероидов опухоли на 3 день. Последовательное сканирование всей пластины начинается с правой нижней скважины (H12). Рисунок 3B показана схема внедрения программного обеспечения системы HT-Ок...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Опухоли деятельности является весьма актуальным для ее морфологической структуры. Аналогичные наблюдения кривой роста характерные для 2D клеточных культур, отслеживание кривая роста для 3D опухоли сфероидов является также традиционный подход к характеризуют долгосрочное сфероида роста поведение для различных клеточных линий. В частности мы может характеризовать ответ наркотиков, анализируя опухоли деградации или опухоль отрастания, непосредственно отражены в кривой роста. Таким образом количественная оценка сфероидов 3D ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы раскрывают не конкурирующие интересы.

Благодарности

Эта работа была поддержана NSF предоставляет мкр (DBI-1455613), PFI:AIR-TT (МИП-1640707), низ грантов, R21EY026380, R15EB019704 и R01EB025209 и университете Лихай запуска фонда.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
<сильная>специальная система визуализации ОКТ в спектральном доменеРазработанная в нашей лаборатории
сверхлюминесцентная диодная (SLD)<сильная>Thorlabs<сильная>SLD1325источниксвета
2&раз; 2 одномодовых муфты с плавлением и оптоволоконным соединением, коэффициент разделения 50:50AC PhotonicsWP13500202B201
<сильный>Эталонный рукав
Трубка объектива<сильный>Thorlabs
адаптер<сильный>Thorlabs
коллиматорный объективThorlabsAC080-020-C
Фокусирующая линзаThorlabs
Kinematic Mirror MountThorlabs
MirrorThorlabs
1D Translational StageThorlabs
Непрерывный фильтр нейтральной плотностиThorlabs
Pedestrial PostThorlabs
Зажимная вилкаThorlabs
Sample Arm
Lens TubeThorlabs
Коллимационная линзаThorlabs
ГальванометрThorlabs Реле объектива
два релейных объектива для настройки телескопа
Треугольное крепление для зеркалаThorlabs
ЗеркалоThorlabs
ОбъективMitutoyo
Pedestrial PostThorlabs
Зажимная вилкаThorlabs
Контроллер поляризацииThorlabs
Стержень в клеткеThorlabs
Stage
3D моторизованная сцена для трансляцииBeijing Mao Feng Optoelectronics Technology Co., Ltd.
2D держатель
вращения 3D
<печатный спектрометр< / сильно>>
линзовый трубкаThorlabs
ThorlabsAC080-020-C
РешеткаWasatchG = 1145 lpmm
F-theta LensThorlabsFTH-1064-100
InGaAs Датчик камеры линейного сканированияНеограниченныйSU1024-LDH2
Название<strong>CompanyНомер в каталоге Комментарии
Компонент клеточной культуры
HCT 116 Клеточная линияATCCCCL-247
Колба для клеточных культурSPL Life Sciences70025
ПипеткаFisherbrand14388100
Наконечники для пипетокSorenson Bioscience10340
Gibco GlutaMax DMEMThermo Fisher Scientific10569044
Фетальная сыворотка крупного рогатого скота, сертифицированная, происхождение из СШАThermo Fisher Scientific16000044
антибиотик-антимикотик (100X)Thermo Fisher Scientific15240062
Corning 96-луночный прозрачный микропланшет с круглым дном и сверхнизким прикреплениемCorning7007
Gibco PBS, pH 7,4Thermo Fisher Scientific10010023
Gibco Trypsin-EDTA (0,5%)Thermo Fisher Scientific15400054
Forma Series II 3110 Инкубаторы CO2 с водяной рубашкойThermo Fisher Scientific3120
ПерчаткиVWR89428-750
ПарапленкаSigma-AldrichP7793
Перенос пипетокGlobe Scientific138080
ЦентрифугаEppendorf5702 RДля центрифугирования пробирки объемом 15 мл
ЦентрифугаNUAIREAWEL CF 48-RДля центрифугирования 96-луночного планшетного
микроскопаOlympus
НазваниеCompany>Номер в каталогеКомментарии
<сильный>гистология и гистология IHC
Цифровой сканер слайдовLeicaAperio AT2Получение гистологических изображений с высоким разрешением
Гистологическая службаHistowizЗапросить услугу по гистологическому и иммуногистологическому окрашиванию опухолевых сфероидов
НазваниеCompany<strong>Каталожный номерКомментарии
Список коммерческих ОКТ
SD-OCT системаThorlabs TelestoSeries
SD-OCT системаWasatch PhotonicsWP OCT 1300 нм
Название<strong>CompanyКаталожный номер<strong>Comments
>Программное обеспечение для анализа данных
Basic Image AnalysisNIHImageJFiji также работает.
3D рендерингThermo Fisher ScientificAmiraКоммерческое программное обеспечение. Вариант 1
3D рендерингBitplaneКоммерческое программное обеспечение Imaris. Вариант 2. Используется в протоколе
сбора данных OCT программное обеспечение,специально разработанное на языке C++.
Управление сценойПекин Мао Фэн Оптоэлектроника Технологии Ко., Лтд.MRC_3Включен в пользовательский код сбора
OCT программное обеспечениеспециально разработанное на C++. Используйте графический процессор. Включается в пользовательский код получения ОКТ.
Морфологический и физиологический анализ, разработанный на заказ в MATLAB
Адаптер AC080-020-C Thorlabs AC254-100-C 30 мм Крепление в клетку Thorlabs JTH360XY пластины с наклонной сценой Адаптер коллиматорной линзы Thorlabs для обработки OCT,

Ссылки

  1. WHO. Cancer. , Available from: http://www.who.int/cancer/en/ (2018).
  2. Kola, I., Landis, J. Can the pharmaceutical industry reduce attrition rates? Nature Reviews Drug Discovery. 3 (8), 711-716 (2004).
  3. Breslin, S., O'Driscoll, L. Three-dimensional cell culture: the missing link in drug discovery. Drug Discovery Today. 18, 240-249 (2013).
  4. Hickman, J. A., et al. Three-dimensional models of cancer for pharmacology and cancer cell biology: Capturing tumor complexity in vitro/ex vivo. Biotechnology Journal. 9 (9), 1115-1128 (2014).
  5. Sutherland, R. M. Cell and environment interactions in tumor microregions: the multicell spheroid model. Science. 240 (4849), 177-184 (1988).
  6. Mueller-Klieser, W. Three-dimensional cell cultures: from molecular mechanisms to clinical applications. American Journal of Physiology - Cell Physiology. 273, C1109-C1123 (1997).
  7. Friedrich, J., Seidel, C., Ebner, R., Kunz-Schughart, L. A. Spheroid-based drug screen: considerations and practical approach. Nature Protocols. 4 (3), 309-324 (2009).
  8. Tung, Y. -C., et al. High-throughput 3D spheroid culture and drug testing using a 384 hanging drop array. The Analyst. 136 (3), 473-478 (2011).
  9. Vinci, M., et al. Advances in establishment and analysis of three-dimensional tumor spheroid-based functional assays for target validation and drug evaluation. BMC biology. 10, 29(2012).
  10. LaBarbera, D. V., Reid, B. G., Yoo, B. H. The multicellular tumor spheroid model for high-throughput cancer drug discovery. Expert Opinion on Drug Discovery. 7, 819-830 (2012).
  11. Pampaloni, F., Ansari, N., Stelzer, E. H. K. High-resolution deep imaging of live cellular spheroids with light-sheet-based fluorescence microscopy. Cell and Tissue Research. 352, 161-177 (2013).
  12. Lovitt, C. J., Shelper, T. B., Avery, V. M. Miniaturized three-dimensional cancer model for drug evaluation. Assay and Drug Development Technologies. 11 (7), 435-448 (2013).
  13. Wenzel, C., et al. 3D high-content screening for the identification of compounds that target cells in dormant tumor spheroid regions. Experimental Cell Research. 323 (1), 131-143 (2014).
  14. Astashkina, A., Grainger, D. W. Critical analysis of 3-D organoid in vitro cell culture models for high-throughput drug candidate toxicity assessments. Innovative tissue models for drug discovery and development. 69, 1-18 (2014).
  15. Edmondson, R., Broglie, J. J., Adcock, A. F., Yang, L. Three-dimensional cell culture systems and their applications in drug discovery and cell-based biosensors. Assay and Drug Development Technologies. 12 (4), 207-218 (2014).
  16. Gong, X., et al. Generation of multicellular tumor spheroids with microwell-based agarose scaffolds for drug testing. PLoS ONE. 10 (6), e0130348(2015).
  17. Hoffmann, O. I., et al. Impact of the spheroid model complexity on drug response. Journal of biotechnology. 205, 14-23 (2015).
  18. Martinez, N. J., Titus, S. A., Wagner, A. K., Simeonov, A. High-throughput fluorescence imaging approaches for drug discovery using in vitroand in vivothree-dimensional models. Expert Opinion on Drug Discovery. 10, 1347-1361 (2015).
  19. Nath, S., Devi, G. R. Three-dimensional culture systems in cancer research: Focus on tumor spheroid model. Pharmacology, Therapeutics. 163, 94-108 (2016).
  20. Li, L., Zhou, Q., Voss, T. C., Quick, K. L., LaBarbera, D. V. High-throughput imaging: Focusing in on drug discovery in 3D. Methods. 96, 97-102 (2016).
  21. Ham, S. L., Joshi, R., Thakuri, P. S., Tavana, H. Liquid-based three-dimensional tumor models for cancer research and drug discovery. Experimental Biology and Medicine. 241 (9), 939-954 (2016).
  22. Kessel, S., et al. High-Throughput 3D Tumor Spheroid Screening Method for Cancer Drug Discovery Using Celigo Image Cytometry. Journal of Laboratory Automation. , 2211068216652846(2016).
  23. Stock, K., et al. Capturing tumor complexity in vitro: Comparative analysis of 2D and 3D tumor models for drug discovery. Scientific Reports. 6, 28951(2016).
  24. Thakuri, P. S., Ham, S. L., Luker, G. D., Tavana, H. Multiparametric analysis of oncology drug screening with aqueous two-phase tumor spheroids. Molecular Pharmaceutics. 13 (11), 3724-3735 (2016).
  25. Lin, R. Z., Chang, H. Y. Recent advances in three-dimensional multicellular spheroid culture for biomedical research. Biotechnology Journal. 3 (9-10), 1172-1184 (2008).
  26. Piccinini, F., Tesei, A., Arienti, C., Bevilacqua, A. Cancer multicellular spheroids: Volume assessment from a single 2D projection. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 118 (2), 95-106 (2015).
  27. Zanoni, M., et al. 3D tumor spheroid models for in vitro therapeutic screening: a systematic approach to enhance the biological relevance of data obtained. Scientific Reports. 6, 19103(2016).
  28. Debnath, J., Brugge, J. S. Modelling glandular epithelial cancers in three-dimensional cultures. Nature Reviews Cancer. 5 (9), 675-688 (2005).
  29. Huang, D., et al. Optical coherence tomography. Science. 254 (5035), 1178-1181 (1991).
  30. Drexler, W., et al. Optical coherence tomography today: speed, contrast, and multimodality. Journal of Biomedical Optics. 19 (7), 071412(2014).
  31. Fujimoto, J., Swanson, E. The development, commercialization, and impact of optical coherence tomography. Investigative Ophthalmology, Visual Science. 57 (9), OCT1-OCT13 (2016).
  32. Vakoc, B. J., Fukumura, D., Jain, R. K., Bouma, B. E. Cancer imaging by optical coherence tomography: preclinical progress and clinical potential. Nature Reviews Cancer. 12 (5), 363-368 (2012).
  33. Wojtkowski, M. High-speed optical coherence tomography: basics and applications. Applied optics. 49 (16), D30-D61 (2010).
  34. Drexler, W., Fujimoto, J. G. Optical coherence tomography: technology and applications. , Springer Science, Business Media. (2008).
  35. Geitzenauer, W., Hitzenberger, C. K., Schmidt-Erfurth, U. M. Retinal optical coherence tomography: past, present and future perspectives. British Journal of Ophthalmology. 95 (2), 171(2011).
  36. Sakata, L. M., DeLeon-Ortega, J., Sakata, V., Girkin, C. A. Optical coherence tomography of the retina and optic nerve - a review. Clinical, Experimental Ophthalmology. 37 (1), 90-99 (2009).
  37. van Velthoven, M. E. J., Faber, D. J., Verbraak, F. D., van Leeuwen, T. G., de Smet, M. D. Recent developments in optical coherence tomography for imaging the retina. Progress in Retinal and Eye Research. 26 (1), 57-77 (2007).
  38. Kashani, A. H., et al. Optical coherence tomography angiography: A comprehensive review of current methods and clinical applications. Progress in Retinal and Eye Research. 60, 66-100 (2017).
  39. de Carlo, T. E., Romano, A., Waheed, N. K., Duker, J. S. A review of optical coherence tomography angiography (OCTA). International Journal of Retina and Vitreous. 1 (1), 5(2015).
  40. Sharma, M., Verma, Y., Rao, K. D., Nair, R., Gupta, P. K. Imaging growth dynamics of tumour spheroids using optical coherence tomography. Biotechnology Letters. 29 (2), 273-278 (2006).
  41. Jung, Y., Nichols, A. J., Klein, O. J., Roussakis, E., Evans, C. L. Label-Free, Longitudinal Visualization of PDT Response In Vitro with Optical Coherence Tomography. Israel Journal of Chemistry. 52 (8-9), 728-744 (2012).
  42. Huang, Y., et al. Optical coherence tomography detects necrotic regions and volumetrically quantifies multicellular tumor spheroids. Cancer Research. 77 (21), 6011-6020 (2017).
  43. Spalteholz, W. Über das Durchsightigmachen von menschlichen und tierischen Präparaten: nebst Anhang, Über Knochenfärbung. , Verlag von S. Hirzel. (1911).
  44. Dodt, H. -U., et al. Ultramicroscopy: three-dimensional visualization of neuronal networks in the whole mouse brain. Nature Methods. 4 (4), 331(2007).
  45. Leitgeb, R., Hitzenberger, C., Fercher, A. F. Performance of fourier domain vs. time domain optical coherence tomography. Optics express. 11 (8), 889-894 (2003).
  46. Jian, Y., Wong, K., Sarunic, M. V. Optical Coherence Tomography and Coherence Domain Optical Methods in Biomedicine XVII. , International Society for Optics and Photonics. 85710Z(2013).
  47. Guizar-Sicairos, M., Thurman, S. T., Fienup, J. R. Efficient subpixel image registration algorithms. Optics Letters. 33 (2), 156-158 (2008).
  48. Canny, J. A computational approach to edge detection. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. (6), 679-698 (1986).
  49. Vermeer, K. A., Mo, J., Weda, J. J. A., Lemij, H. G., de Boer, J. F. Depth-resolved model-based reconstruction of attenuation coefficients in optical coherence tomography. Biomedical Optics Express. 5 (1), 322-337 (2014).
  50. Klein, T., et al. Multi-MHz retinal OCT. Biomedical Optics Express. 4, 1890-1908 (2013).
  51. Klein, T., Huber, R. High-speed OCT light sources and systems [Invited]. Biomedical Optics Express. 8 (2), 828-859 (2017).
  52. Zhou, C., Alex, A., Rasakanthan, J., Ma, Y. Space-division multiplexing optical coherence tomography. Optics Express. 21, 19219-19227 (2013).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

3D3D
Продольные морфологических и физиологических мониторинг сфероидов трехмерной опухоли с помощью оптическая когерентная томография
Свяжитесь с нами
Рекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.