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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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Note d'application
Criblage haut-débit de cultures cellulaires 3D avec de multiple sphéroïdes haute densité sans charpente pour les études de toxicité dans le cancer.
High-throughput screening of 3D cell cultures with multiple high density scaffold-free spheroids for cancer toxicity studies
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Note d'application
Évaluation fonctionnelle des effets neuroactifs et neurotoxiques de composés dans des co-cultures neuronales 3D dérivées d’iPSC
Functional evaluation of neurotoxic and neuroactive compound effects in iPSC-derived 3D neural co-cultures
Il existe un intérêt croissant pour l’utilisation de plateformes cellulaires prédictives, plus complexes et pertinentes d’un point de vue biologique pour le développement de tests et le criblage de composés.
Publications
Exploiter les dernières technologies d’imagerie pour faire avancer la recherche sur l’angiogenèse
Harnessing the latest imaging technology to advance angiogenesis research
Depuis que les chercheurs ont découvert que les tumeurs nécessitent une angiogenèse pour se développer et survivre, ils ont souhaité comprendre plus en détail le mécanisme de formation des nouveaux vaisseaux sanguins. Tar…
Présentations
Profilage de la neurotoxicité mécanique et fonctionnelle avec des cultures 3D de neurones dérivés d’iPSC humaines
Functional and mechanistic neurotoxicity profiling using human iPSC-derived neural 3D cultures
Expertise en plateformes cardiaques et neuronales provenant d’iPSC humaines ; coup d'œil sur l’adaptation des plateformes au HTS et de production de solutions prêtes à l'essai pour accélérer la découverte de médicaments ; Plateforme neuronale : mocroBra…
Note d'application
Test de l’apoptose dans des sphéroïdes HepG2 magnétiquement bio-imprimés
Assay apoptosis in magnetically bioprinted HepG2 spheroids
Découvrez comment bio-imprimer des cellules HepG2 avec un système de culture cellulaire 3D magnétique et les évaluer par imagerie sur le lecteur de plaques SpectraMax i3x avec l’imageur MiniMax 300.
Note d'application
Obtenez et analysez des images de sphéroïdes FUCCI sur le cytomètre SpectraMax MiniMax
Acquire and analyze images of FUCCI spheroids on the SpectraMax MiniMax cytometer
Les sphéroïdes sont des micro-environnements cellulaires tridimensionnels cultivés grâce à diverses méthodes spécialisées telles que les microplaques à faible adhésion. Cette culture cellulaire en 3D confère…
Note d'application
Évaluation des effets médicamenteux sur la physiologie des cardiomyocytes à l’aide de sphéroïdes cardiaques dérivés d’iPSC humaines
Assessment of drug effects on cardiomyocyte physiology using human iPSC-derived cardiac spheroids
Les modèles cellulaires deviennent de plus en plus complexes afin de mieux imiter les micro-environnements in vivo et de fournir une plus grande prédictivité de l’efficacité et de la toxicité des composés. Il existe un intérêt croissant…
Note d'application
Test d’imagerie multiparamétrique pour la mesure de la toxicité dans un modèle de tumeur
Multi-parameter imaging assay for measuring toxicity in a tumor model
Il existe un intérêt croissant pour l’utilisation des sphéroïdes tridimensionnels (3D) pour la modélisation du cancer et de la biologie tissulaire afin d'accélérer la recherche translationnelle. L’objectif de cette étude était de développer…
Note d'application
Analyse 3D et caractérisation morphométrique des effets de composés sur des cultures de sphéroïdes cancéreux
3D analysis and morphometric characterization of compound effects on cancer spheroid cultures
Les tests de transformation/tumorigénicité cellulaires avec des cultures de cellules en milieux semi-solides (agar mou ou Matrigel) ont été bien établis dans le cadre de la recherche sur le cancer1,2,5. Le test nécessite…
Note d'application
Test de toxicité 3D haut contenu à l’aide de sphéroïdes d’hépatocytes dérivés d’iPSC
High-content 3D toxicity assay using iPSC-derived hepatocyte spheroids
Il existe un intérêt croissant pour l’utilisation des sphéroïdes tridimensionnels (3D) dans la modélisation de la biologie développementale et tissulaire afin d'accélérer la recherche translationnelle dans…
Note d'application
Imagerie confocale haut débit des sphéroïdes pour le criblage des agents thérapeutiques anticancéreux
High-Throughput Confocal Imaging of Spheroids for Screening Cancer Therapeutics
Au cours des dernières années, des progrès considérables ont été réalisés en matière de développement des agrégats de cellules tumorales in vitro à utiliser comme modèles pour les environnements tissulaires in vivo. Lors de l’ensemencement dans un puits…
Note d'application
Imagerie en 3D de sphéroïdes de cellules cancéreuses
3D Imaging of Cancer Cell Spheroids
De nombreuses lignées cellulaires cancéreuses forment des sphéroïdes si elles sont mises en culture sur une matrice tridimensionnelle (3D) favorable. On estime que ces sphéroïdes représentent davantage la physiologie tumorale que les cellules…
Publications
Phenotypic Assays for Characterizing Compound Effects on Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiac Spheroids
Phenotypic Assays for Characterizing Compound Effects on Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiac Spheroids
La mise au point de tests cellulaires plus complexes, biologiquement pertinents et prédictifs pour le criblage de composés constitue un défi majeur dans la découverte de médicaments… L’objectif de cette étude était d’établir…
Publications
Caractérisation phénotypique des effets toxiques des composés sur des sphéroïdes hépatiques dérivés d’iPSC à l’aide de l’imagerie confocale et de l’analyse d’images tridimensionnelles
Phenotypic Characterization of Toxic Compound Effects on Liver Spheroids Derived from iPSC Using Confocal Imaging and Three-Dimensional Image Analysis
Les modèles cellulaires deviennent de plus en plus complexes afin de mieux imiter l’environnement in vivo et de fournir une plus grande prédictivité de l’efficacité et de la toxicité des composés. Il existe un intérêt croissant pour…
Publications
Tests haut contenu pour la caractérisation de la viabilité et de la morphologie des cultures de sphéroïdes cancéreux 3D
High-Content Assays for Characterizing the Viability and Morphology of 3D Cancer Spheroid Cultures
Il existe un intérêt croissant pour l’utilisation des sphéroïdes tridimensionnels (3D) pour la modélisation du cancer et de la biologie tissulaire afin d’accélérer la recherche translationnelle. Développement de tests à débit plus élevé…