Développement, imagerie et analyse des cultures automatisées de cellules organoïdes
Dans notre dernier article, les scientifiques de Molecular Devices discutent des avancées des technologies cellulaires et démontrent un flux de travail intégré qui permet des processus automatisés de culture cellulaire et d’imagerie pour surveiller le développement et caractériser les réponses complexes dans les organoïdes 3D.
Méthodes d’imagerie haut contenu pour les organoïdes de culture cellulaire automatisée
Lors de l’utilisation d’organoïdes pour la modélisation des maladies et l’évaluation des effets des composés, la qualité des images est importante pour l’analyse en aval. Pour une évaluation quantitative et robuste maximale des variations phénotypiques des organoïdes, ainsi que pour augmenter le débit des expériences et des criblages, les solutions d’imagerie et d’analyse automatisées haute performance sont d’une importance capitale.
La microscopie confocale permet une imagerie efficace des objets 3D, y compris les sphéroïdes, les organoïdes et les modèles « organe sur puce ». Un microscope confocal, tel que le système d’imagerie à haut contenu ImageXpress® Confocal HT.ai utilise une source de lumière laser à 7 canaux avec 8 canaux d’imagerie pour permettre des tests hautement multiplexés ; la technologie confocale à disque rotatif pour pénétrer plus profondément dans les échantillons de tissus épais pour des images plus nettes ; et l’objectif à immersion dans l’eau augmente le rapport signal/bruit, améliore la résolution Z et réduit les aberrations optiques pour des images plus nettes et plus nettes
Les méthodes traditionnelles d’analyse d’images peuvent être incroyablement complexes et fastidieuses lorsqu’elles sont réalisées manuellement ou même de manière semi-automatique. Il y a toujours un risque d’erreur humaine et de partialité en raison de la nature complexe et très détaillée de la tâche. Si vous ajoutez à cela la nature répétitive, longue et souvent laborieuse du flux de travail, l’apprentissage machine entre en jeu.
Un logiciel d’analyse d’images avancé fournirait des informations sur les modifications des phénotypes. Le logiciel d’acquisition et d’analyse d’images haut contenu MetaXpress® permet aux utilisateurs de trouver et de caractériser des sphéroïdes, puis de compter et caractériser des cellules à l’intérieur des sphéroïdes, ainsi que des objets subcellulaires. Vous pouvez évaluer les spécificités des cultures cellulaires 3D, telles que le volume, le diamètre, la forme et l’intensité, ce qui vous aide également à classer et organiser les données en fonction des caractéristiques des organoïdes.
Le logiciel d’analyse d’images IN Carta® est un outil de segmentation d’images basé sur l’apprentissage profond qui permet l’analyse robuste d’organoïdes et de cellules sans marquage. Les outils d’apprentissage machine peuvent convertir des données d’images complexes en résultats exploitables. Cette solution a permis aux chercheurs de classer les organoïdes en fonction de leur taille et de leur diamètre.
Dans l’ensemble, nos technologies AgileOptix exclusives en microscopie confocale présentent les qualités qui permettent de cartographier avec précision la structure complexe des organoïdes 3D.
Applications des organoïdes pour la découverte et le développement de médicaments
Les organoïdes sont de plus en plus importants dans les domaines de la recherche sur le cancer,de la neurobiologie, de la recherche sur les cellules souches etde la découverte de médicaments, car ils permettent une meilleure modélisation des tissus humains. Dérivés des cellules souches, les organoïdes peuvent être différenciés en un large éventail de types de tissus, notamment le poumon, le cerveau et l’intestin, pour n’en citer que quelques-uns. Comme ces micro-tissus 3D imitent les organes in vivo, ils peuvent fournir aux chercheurs une meilleure compréhension des mécanismes du développement humain et des maladies, par exemple :
Organoïdes pulmonaires (poumon)
Organoïdes intestinaux (intestinaux)
Organoïdes cérébraux (cérébraux)
PDO/Tumoroïdes
Les organoïdes dérivés de patients (PDO), ou tumoroïdes, sont des cultures 3D pouvant être générées à partir de tumeurs primaires de patients individuels. Les tumoroïdes sont des outils très utiles pour la recherche sur le cancer, le développement de médicaments et la médecine personnalisée.
Par exemple, un traitement efficace contre le cancer est essentiel à la survie des patients cancéreux. Cela nécessite l’utilisation de modèles tumoraux cliniquement pertinents pour comprendre la biologie de la maladie, analyser les biomarqueurs tumoraux, cribler les médicaments anticancéreux les plus efficaces et fournir une plateforme pour étudier les réponses aux thérapies ciblées.
Protocole d’automatisation des flux de travail de biologie 3D
En raison de la complexité des organoïdes, des techniques d’imagerie et d’analyse 3D plus sophistiquées sont nécessaires pour caractériser ces tests biologiques avec précision et efficacité. Actuellement, les systèmes d’imagerie confocale automatisés et les logiciels d’analyse d’images 3D sont couramment utilisés pour aider les chercheurs à simplifier leur flux de travail et à obtenir des résultats optimaux.
Notre flux de travail de criblage d’organoïdes démontre une méthode de bout en bout qui utilise une technologie de pointe de l’industrie pour la culture cellulaire automatisée, la surveillance et l’imagerie haut contenu. La cellule de travail intégrée comprend notre lecteur de microplaques SpectraMax®, le laveur de microplaques Aquamax, les imageurs haut contenu ImageXpress® Confocal, un incubateur à CO2 automatisé, un manipulateur de liquides automatisé, ainsi qu’un robot collaboratif. Grâce à un logiciel de programmation intuitif, vous pouvez contrôler le flux de travail 3D pour automatiser l’ensemencement, l’échange de milieux et la surveillance du développement d’organoïdes. En outre, la méthode permet l’automatisation des tests de composés et l’évaluation des modifications phénotypiques.
Dans notre Centre d’innovation des organoïdes (CIO), nous présentons ces technologies de pointe avec de nouvelles méthodes de biologie 3D pour faire face aux principaux défis de la mise à l’échelle de la biologie 3D complexe. L’espace collaboratif fait entrer les clients et les chercheurs dans le laboratoire pour tester les flux de travail automatisés pour la mise en culture et le criblage des organoïdes, et des chercheurs internes prodiguent des conseils.
