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Sphéroïdes

Application des sphéroïdes à la recherche sur le cancer et au criblage de médicaments

Que sont les sphéroïdes ?

Les sphéroïdes sont des agrégats cellulaires tridimensionnels (3D) qui peuvent imiter les tissus et les microtumeurs. Ces dernières années, des avancées considérables ont été faites en matière de développement des agrégats de cellules tumorales in vitro à utiliser comme modèles pour les environnements tissulaires in vivo. Une fois ensemencés dans un puits d’une microplaque à fond arrondi et fixation ultra-faible, ces agrégats formeront un sphéroïde discret.

Les sphéroïdes sont censés imiter le comportement tumoral plus efficacement que les mises en culture bidimensionnelles (2D) normales car, comme les tumeurs, ils contiennent à la fois des cellules profondément enfoncées et celles dont la surface est exposée, des cellules proliférantes et non proliférantes, ainsi qu’un centre hypoxique avec une couche externe bien oxygénée de cellules. Ces modèles sphéroïdes 3D sont utilisés avec succès dans les environnements de criblage afin de mieux évaluer la sécurité d’emploi des médicaments et d’identifier les agents thérapeutiques potentiels contre le cancer.

Z Stack traversant une profondeur de 250 µm d’un sphéroïde. Nous sommes en mesure de voir les cellules au centre du sphéroïde à cette profondeur grâce à notre module à disque confocal spécialement conçu pour la pénétration des tissus profonds.

Application des sphéroïdes à la recherche sur le cancer et au criblage de médicaments

L’un des objectifs les plus importants de la recherche sur le cancer est de comprendre la formation des cellules tumorales. Par rapport aux cultures cellulaires 2D, les sphéroïdes imitent les tumeurs solides avec beaucoup plus de précision. Ils permettent de visualiser les changements physiologiques qui différencient les cellules tumorales des cellules saines. Les modèles sphéroïdes tumoraux multicellulaires fournissent de plus amples informations sur le micro-environnement tumoral, permettant aux chercheurs de visualiser les interactions entre les cellules, la façon dont les cellules tumorales absorbent les nutriments et leur manière de proliférer.

Les sphéroïdes sont également idéaux pour le criblage de médicaments préclinique et la validation lors du suivi des réponses cellulaires aux interventions thérapeutiques. Plus précisément, ils peuvent révéler la capacité (ou l’incapacité) d’infiltration des médicaments dans la tumeur, ainsi que leurs effets inhibiteurs sur les métastases.

La recherche sur les cellules souches est une autre application importante des sphéroïdes, notamment lors de la culture de cellules souches embryonnaires (CSE) et neurales (CSN). Récemment, des chercheurs ont mis en culture des cellules souches mésenchymateuses (CSM) dans des sphéroïdes et ont démontré leurs effets régénérateurs et anti-inflammatoires, ce qui laisse entrevoir un potentiel pour la médecine régénérative et les thérapies cellulaires.

Par rapport à d’autres méthodes de culture cellulaire 3D, les sphéroïdes présentent plusieurs avantages, notamment leur pertinence par rapport à la biologie des tumeurs, leur coût moins élevé, le fait qu’ils nécessitent moins de travail que les modèles animaux, leur reproductibilité, leur facilité d’intégration dans le criblage haut débit et les techniques d’imagerie avancées.

Flux de travail pour l’analyse des sphéroïdes 3D pour le criblage haut débit

L’imagerie et l’analyse des sphéroïdes sont essentielles pour comprendre la formation et le comportement des micro-environnements tumoraux. Elles peuvent également permettre d’obtenir des données plus approfondies et plus réalistes à partir du criblage de médicaments anticancéreux. Nous avons développé et optimisé des méthodes pour la formation de sphéroïdes 3D, ainsi que des méthodes d’imagerie confocale et d’analyse pour le criblage haut débit.

 

 

Les sphéroïdes peuvent être mis en culture dans des plaques à 96 ou 384 puits, traités avec des composés et marqués avec des colorants qui révèlent les processus cellulaires et les voies impliqués. Dans certains cas, les sphéroïdes peuvent être évalués par imagerie sans lavage. Si besoin, ils peuvent également être fixés.
 

  1. Mise en culture des sphéroïdes : les cellules cancéreuses peuvent être mises en culture directement dans une plaque à fond arrondi et à fixation ultra-faible ou un autre appareil de laboratoire afin de développer la morphologie typique d’un sphéroïde. Les autres appareils de laboratoire permettent de cultiver plusieurs sphéroïdes dans un seul puits.
     

  2. Traitement avec des composés : après la formation de sphéroïdes, des composés à la concentration souhaitée sont ajoutés dans les puits, puis incubés pendant un ou plusieurs jours, selon le mécanisme étudié.
     

  3. Coloration des marqueurs : une fois le traitement avec des composés terminé, des colorants sont directement ajoutés aux milieux. Il est possible d’utiliser des colorants ne nécessitant aucun lavage afin de ne pas perturber les sphéroïdes, mais, si nécessaire, ces derniers peuvent être minutieusement lavés même lorsque l’automatisation est utilisée.
     

  4. Acquisition d’images de sphéroïdes : dans le corps du sphéroïde, les images peuvent être capturées de façon individuelle ou sous forme de Z Stack (plusieurs images prises à différentes profondeurs) en utilisant des équipements d’imagerie spécialisés.
     

  5. Analyse des cellules cancéreuses : utilisez un logiciel d’analyse d’imagerie cellulaire pour réaliser une analyse quantitative des images cellulaires afin de surveiller l’expression des différents marqueurs et de quantifier les lectures biologiques.

Application et tests

Des méthodes d’imagerie 3D et d’analyse de pointe sont indispensables pour caractériser, reproduire et surveiller les sphéroïdes. Un flux de travail aussi complexe peut bénéficier grandement de l’imagerie haut contenu et des logiciels d’analyse d’images. Pour en savoir plus sur nos méthodes de recherche sur les sphéroïdes, consultez les ressources ci-dessous.

Ressources sur les sphéroïdes

Vidéos et webinaires

Capture de la complexité de la biologie cellulaire

Application des sphéroïdes neuronaux 3D dans la recherche de médicaments

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