在非细胞化细胞外矩阵模型中通过全光片成像和自动化分析来绘制细胞生物材料相互作用的深度

科学领域:

• 生物医学工程
• 3D组织模型
• 生物材料科学

背景情况:

• 使用脱细胞外基质 (dECM) 架构的体外模型旨在模仿疾病研究中的体内组织复杂性.
• 目前的成像技术与dECM支架的不透明性,厚度和异质性作斗争,限制了细胞过程的定量分析.
• 牺牲样本准备方法减少了空间相关的信息,阻碍了对3D工程组织的全面理解.

研究的目的:

• 优化光学成像和分析协议,以对dECM模型进行定量评估,克服当前方法的局限性.
• 为了展示工程化体外癌症微环境的用例,特别是模拟肝脏转移.
• 能够对3DdECM支架中的支架架构和细胞行为进行详细分析.

主要方法:

• 结合组织清除和细胞标记,以优化dECM支架的体积光板光显微镜 (LSFM).
• 开发了新的图像分析算法,以准确量化支架的多孔性和单细胞水平的细胞占用和迁移.
• 应用自动化LSFM成像和分析到猪肝衍生的dECM生物基质,用结直肠癌球体重新细胞化.

主要成果:

• 在不透明的dECM支架中成功成像和分析细胞变化.
• 在3-5天的dECM生物基质中量化增加细胞数量,并在oxaliplatin治疗模型中检测到细胞损失.
• 证明了在3D模型中解决癌细胞扩散,入侵和治疗反应的关键变化的能力.

结论:

• 优化的LSFM成像和计算分析为基于dECM的体外模型提供了强大的工具包.
• 开发的方法克服了厚厚,不透明的生物支架所带来的显著成像挑战.
• 这种方法有助于在结直肠癌肝转移等复杂疾病中的机制和治疗发现,并且可以广泛应用于各种dECM模型.