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Yokogawa CQ1 |助力类器官研究,促进临床转化

在过去几年里,“类器官(Organoids)”这个名词逐渐兴起,直到被Nature Method评为2017年生命科学领域的年度技术,类器官才成为科学研究的“新宠”所谓类器官,就是有组织结构的三维器官模型,相比于传统的二维细胞培养,三维类器官更接近体内组织环境,能够模拟真实器官的一部分结构和功能,具有更接近生理细胞的组成和行为、更稳定的基因组,更适合于生物转染和高通量筛选等优势。

 

目前,科学家们在类器官构建上已取得不错的成果,先后培育出了大量具有部分关键生理结构和功能的类器官模型,如肺类器官、肝脏类器官、肠类器官、胰腺类器官、肾类器官等。当然,好的类器官离不开优秀的成像系统,以获得清晰的图像和定性定量分析数据。CQ1是Yokogawa(日本横河)于2014年推出的双转盘高内涵分析系统,系统配备了最新一代微透镜型双转盘共聚焦扫描模块(CSU-W1),在成像效果、成像速度等方面具有得天独厚的优势。同时得益于优秀的整体光路设计,系统具有更高的光利用率,在保证成像质量和成像速度的前提下,实现更低的光漂白和光毒性,在类器官研究领域具有广泛的应用。

利用CQ1的双转盘共聚焦扫描技术,能够快速、精确地对类器官进行三维扫描,实现对类器官形态结构的观察鉴定。下面让我们来一睹CQ1系统下类器官的风采:

 

                                    德国科学家构建的小肠类器官(左)和结肠类器官(右),图像为最大强度投影,于20x物镜下拍摄

 

无独有偶,类器官的构建及研究在国内也正如火如荼的进行中,取得了飞速的发展。近期,康宁亚洲(上海)技术中心采用Transwell培养技术成功构建由IPSCs诱导形成的肾脏类器官。同时,配合CQ1的高通量筛选功能,从大量样本中高效、快速地筛选出了具有功能结构的肾脏类器官,这些类器官在体外重现了多个肾功能单位,包括肾小球足细胞(NPHS-1)、近端小管(LTL)、集合管(ECAD/GATA3)、内皮细胞网络(CD31)等。

 

Transwell培养形成的两组肾脏类器官,分别于20x物镜(左)和40x物镜(右)下拍摄(Samples were provided by Conrning. Inc)

 

就目前类器官领域研究的发展趋势来说,类器官的兴起为转化医学提供了全新的技术平台,从最初单个样本类器官的成功构建,到现在建立了大规模的类器官库,类器官研究已成为新一代疾病模型和药物筛选平台。来自日本庆应义塾大学的Takanori Kanai研究团队于2018年8月在《Cell》杂志上发表了关于胃癌类器官库的最新成果“Divergent Routes toward Wnt and R-spondin Niche Independency during Human Gastric Carcinogenesis”。

他们首次用胃癌病人的细胞样本通过组织培养的方式构建了类器官库,并对胃癌类器官模型的形态学、分子病理学、基因组学等进行了详细的研究,揭示了胃癌的发生发展机制。其中,研究团队借助CQ1在长时间活细胞三维成像上的独特优势,对敲除CDH1基因的类器官进行了为期3天的动态观测,结果发现类器官在敲除CDH1基因后,表型由“管型”变为“实心型”,同时细胞的运动能力显著增强。

类器官的兴起与发展具有划时代的意义,该领域大量成果的产出标志着体外类器官模型研究正在走向成熟。CQ1作为新一代的多功能高内涵分析平台,无论是在三维成像、活细胞成像方面,还是高通量筛选、高内涵分析方面,都是类器官研究领域不可多得的“好帮手”。我们期待类器官模型研究的进一步发展,成为肿瘤发生机制研究、新药筛选、药敏分析的高效平台,促进科研成果的临床转化。

 

 

 

 



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