John Szilagyi 是百時(shí)美施貴寶（美國(guó)新澤西州）的首席科學(xué)家，從事非臨床開發(fā)和毒理學(xué)研究，致力于通過畸形學(xué)研究模型的開發(fā)來研究胎兒發(fā)育缺陷及其原因。 ?他的模型主要涉及使用由多物種誘導(dǎo)多能干細(xì)胞產(chǎn)生的 3D 培養(yǎng)物和微生理系統(tǒng)。

Szilagyi 和我們分享了 3D 細(xì)胞模型的實(shí)用性、面臨的挑戰(zhàn)以及可用的解決方案。

3D細(xì)胞模型對(duì)于開發(fā)新型治療和個(gè)性化醫(yī)療的重要性體現(xiàn)在哪些方面？

3D細(xì)胞模型可以有效地衍生、擴(kuò)展和分析患者來源的組織，無需通過基因改造來促進(jìn)生長(zhǎng)。相較于 2D細(xì)胞模型的優(yōu)勢(shì)在于，可以準(zhǔn)確地概括源器官的結(jié)構(gòu)特性，包括在緊密連接等位置發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞間相互作用。?

您在使用 3D細(xì)胞模型的過程中遇到了哪些挑戰(zhàn)？

眾所周知，3D細(xì)胞模型圖像的收集和分析很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。大多數(shù)系統(tǒng)都針對(duì) 2D 培養(yǎng)物經(jīng)過了優(yōu)化，而無法處理 3D細(xì)胞培養(yǎng)物的多個(gè)且不同的焦平面。?

您采用了哪些技術(shù)和解決方案來克服這些挑戰(zhàn)？

Incucyte^? 上的類器官模塊提供了出色的表現(xiàn)，能夠捕獲整個(gè)類器官培養(yǎng)孔的詳細(xì)圖像并使整個(gè)圖像保持清晰。更重要的是，內(nèi)置分析功能成功地將類器官與周圍的碎片和來自 Matrigel^? 的偽影分離，從而通過全自動(dòng)數(shù)據(jù)處理工作流程來確定大小和灰度。

哪些技巧有助于從 3D 細(xì)胞模型獲得最佳結(jié)果？

您需要充分了解您的細(xì)胞模型。包括生長(zhǎng)曲線、死亡和分化的形態(tài)變化以及冷凍和傳代的恢復(fù)。您需要盡可能收集盡量多的數(shù)據(jù)，即使乍一看并不重要。變異性是類器官的最大問題，您需要盡量增加可控因素，讓不同檢測(cè)批次保持一致。在計(jì)劃時(shí)增加技術(shù)重復(fù)樣的數(shù)量，并在不犧牲分析質(zhì)量的情況下接種盡可能多的類器官。即使采用自動(dòng)化工作流程或者由訓(xùn)練有素的操作人員接手，也很難控制孔與孔之間的接種密度。

您認(rèn)為先進(jìn)細(xì)胞模型工作流程的前景如何？

我認(rèn)為未來我們應(yīng)該像病理學(xué)家觀察組織切片一樣分析類器官的形態(tài)變化。除了尚未應(yīng)用的大小信息以外，觀察類器官在治療下的變化能提供很多有價(jià)值的信息。借助先進(jìn)的成像和機(jī)器學(xué)習(xí)，我們可以通過簡(jiǎn)單地查看其形狀和灰度等特征來實(shí)時(shí)評(píng)估類器官的健康狀況，而無需進(jìn)行切片和染色。