Optik koherens tomografi (OCT), üç boyutlu görüntüleme teknolojisi, izlemek ve çok hücreli tümör pulcuklarının büyüme kinetik karakterize etmek için kullanıldı. Tümör pulcuklarının yaklaşım ve içsel optik zayıflama Karşıtlık’dayalı pulcuklarının etiket içermeyen ölü dokuyu algılama sayma Voksel kullanarak hassas hacimsel miktar gösterdi.
Tümör pulcuklarının üç boyutlu (3D) hücre kültür model kanser araştırma ve anti-kanser ilaç keşif olarak geliştirilmiştir. Ancak, şu anda, yüksek-den geçerek görüntüleme yöntemleri kullanan parlak alan veya floresan algılama, tümör küresel nedeniyle sınırlı ışık penetrasyon, difüzyon floresan boyalar ve genel olarak 3D yapısını çözümleyemediği ve Derinlik-resolvability. Son zamanlarda, bizim laboratuvar optik koherens tomografi (OCT), çok hücreli tümör pulcuklarının boyuna karakterizasyonu bir 96-şey tabak içinde gerçekleştirmek için modality, Imaging 3D etiket içermeyen ve tahribatsız kullanımı gösterilmiştir. OCT yüksekliği yaklaşık 600 µm kadar büyüyen tümör pulcuklarının 3D morfolojik ve fizyolojik bilgi alma yeteneğine sahip. Bu makalede, tüm çok iyi plaka tarayan ve tümör pulcuklarının, 3D OCT verilerini otomatik olarak alır yüksek üretilen iş OCT (HT-Ekim) görüntüleme sistemi göstermektedir. Biz protokol HT-Ekim sistemi ve inşaat kurallarda ayrıntıları açıklamak. 3D OCT verilerden bir 3D render ile küresel genel yapısını görselleştirebilirsiniz ve ortogonal dilimleri, boyut ve hacim morfolojik bilgilere göre tümör küresel boyuna büyüme eğrisi karakterize ve gelişimini izlemek Optik içsel zayıflama Karşıtlık’göre tümör küresel ölü hücre bölgelerde. HT-Ekim için eleme yanı sıra biofabricated örnekleri karakterize uyuşturucu yüksek üretilen iş görüntüleme yöntemi kullanılabileceğini göstermektedir.
Kanser Dünya1‘ deki ölüm ikinci önde gelen nedenidir. Kanser hedefleme uyuşturucu gelişmekte olan hastalar için çok önemli önem taşımaktadır. Ancak, bu yeni anti-kanser ilaçlar fazla % 90 etkinlik ve klinik çalışmalarda2beklenmedik toksisite eksikliği nedeniyle geliştirme aşamasında başarısız tahmin edilmektedir. Nedeni basit iki boyutlu (2D) hücre kültür modelleri kullanımını ilaç bulma2 aşağıdaki aşamaları için bileşik etkinlik ve toksisite sınırlı tahmini değerleri ile sonuçları sağlayan bileşik filtreleme için bağlanabilir , 3 , 4. son zamanlarda, üç boyutlu (3D) tümör küresel modelleri anti-kanser ilacı discovery3,4,5 için klinik fizyolojik ve farmakolojik veri sağlamak için geliştirilmiştir ,6,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25. Beri bu pulcuklarının tümörler vivo içindedoku özgü özelliklerini taklit edebilen, besin ve oksijen gibi ilaç direnci19, bu modellerin kullanımı yanı sıra degrade, hipoksik çekirdek potansiyel olarak ilaç bulma zaman çizelgeleri kısaltabilir, yatırım maliyetleri azaltmak ve yeni ilaçlar hastalara daha etkili bir şekilde getir. 3D tümör küresel kalkınma bileşik etkinliğini değerlendirmek için bir kritik yaklaşım küresel büyüme ve yineleme tedaviler9,26altında izlemektir. Bunu yapmak için onun çapı ve hacmi, yüksek çözünürlüklü görüntüleme yöntemleri ile ilgili tümör morfolojisi nicel karakterizasyonu zorunludur.
Konvansiyonel görüntüleme yöntemleri, alan parlak, faz kontrast7,9,22,24ve floresan mikroskopi8,9,16gibi 18,22 küresel’ın çapı ölçüsü sağlayabilirsiniz ancak küresel 3B alanda genel yapısını çözümlenemiyor. Pek çok faktör penetrasyon problama ışığın içinde küresel dahil olmak üzere bu kısıtlamalar katkıda bulunmak; küresel içine floresan boyalar difüzyon; heyecanlı floresan boyalar içinde veya küresel güçlü emme ve saçılma nedeniyle ters yüzeyine flüoresan sinyalleri yayan; ve derinlik-resolvability bu yöntemleri görüntüleme. Bu kez bir yanlış cilt ölçüde yol açar. Pulcuklarının nekrotik çekirdek geliştirilmesi nekroz vivo içinde tümör6,10,15,19,25taklit eder. Bu patolojik özellik 2D hücre kültürleri19,25,27,28çoğaltılamaz düşüktür. Küresel boyutu 500 µm çapı, üç kat konsantrik yapısı, daha büyük olan Proliferasyona hücreler dış tabakası, orta tabaka deneniyor hücre ve nekrotik bir çekirdek, dahil olmak üzere küresel6‘,10 görülebilir ,15,19,25, oksijen ve besin yetersizliği nedeniyle. Canlı ve ölü hücre floresans görüntüleme nekrotik çekirdek sınırına etiketlemek için standart bir yaklaşımdır. Ancak, yine, bu floresan boyalar ve görünür ışık penetrations gerçek şeklini gelişimini izlemek için nekrotik çekirdek içine sonda potansiyeline engel.
Modalite Imaging alternatif bir 3D optik koherens tomografi (OCT) tümör pulcuklarının karakterize tanıştırdı. OCT ilâ etiket içermeyen, tahribatsız 3D verileri alınıyor kapasitesine sahip bir tekniktir Biyomedikal görüntüleme 1-2 mm biyolojik doku29,30,31,32,33 derinliklerinde ,34. OCT düşük tutarlılık Interferometry örnek farklı derinliklerinden gelen sinyalleri arka dağınık algılamak için kullanır ve yatay ve dikey yönlere mikron düzeyinde mekansal çözünürlükte yeniden oluşturulan derinlik çözüldü görüntüleri sağlar. OCT göz hastalıkları35,36,37 ve anjiyografi38,39yaygın olarak benimsemiştir. Önceki çalışmalarda OCT vitro morfolojisi tümör pulcuklarının membran matris (Örneğin, Matrigel) gözlemlemek ve fotodinamik tedavi40,41onların yanıtları değerlendirmek için kullandık. Son zamanlarda, bizim grup sistematik olarak izlemek ve çok iyi plakaları423D tümör pulcuklarının büyüme kinetik ölçmek için bir yüksek-den geçerek OCT görüntüleme platformu kuruldu. Yaklaşım ve içsel optik zayıflama Karşıtlık’dayalı pulcuklarının etiket içermeyen nekrotik doku algılama sayma Voksel kullanarak 3D tümör pulcuklarının kesin hacimsel miktar gösterdi. Bu yazıda nasıl OCT görüntüleme platformu inşa ve tümör pulcuklarının yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu görüntüleri elde etmek için istihdam ayrıntılarını açıklar. Büyüme kinetik 3D tümör pulcuklarının, küresel çapı ve birimlerin, doğru ölçümler de dahil olmak üzere, adım adım kantitatif analiz konusunda açıklanmıştır. Ayrıca, içsel optik zayıflama Karşıtlık’dayalı EKM kullanarak nekrotik doku bölgeleri tahribatsız algılama yöntemi gösterilir.
Tümör faaliyet morfolojik yapısı için son derece uygundur. Karakteristik büyüme eğrisi 2D hücre kültürleri için izleme, izleme için 3D tümör pulcuklarının büyüme eğrisi de uzun vadeli küresel büyüme davranış farklı hücre hatları için karakterize etmek için geleneksel bir yaklaşım benzer. Özellikle, biz tümör bozulma ya da doğrudan büyüme eğrisi yansır tümör büyütme analiz ederek uyuşturucu yanıt karakterize olabilir. Bu nedenle, boyutu ve büyüme eğrisi türetmek için ses …
The authors have nothing to disclose.
Bu eser NSF tarafından desteklenen IDBR (DBI-1455613), PFI:AIR verir-TT (dudak-1640707), NIH hibe R21EY026380, R15EB019704 ve R01EB025209 ve Lehigh Üniversitesi başlangıç fonu.
Custom Spectral Domain OCT imaging system | Developed in our lab | ||
Superluminescent Diode (SLD) | Thorlabs | SLD1325 | light source |
2×2 single mode fused fiber coupler, 50:50 splitting ratio | AC Photonics | WP13500202B201 | |
Reference Arm | |||
Lens Tube | Thorlabs | ||
Adapter | Thorlabs | ||
Collimating Lens | Thorlabs | AC080-020-C | |
Focusing Lens | Thorlabs | ||
Kinematic Mirror Mount | Thorlabs | ||
Mirror | Thorlabs | ||
1D Translational Stage | Thorlabs | ||
Continuous neutral density filter | Thorlabs | ||
Pedestrial Post | Thorlabs | ||
Clamping Fork | Thorlabs | ||
Sample Arm | |||
Lens Tube | Thorlabs | ||
Adapter | Thorlabs | ||
Collimating Lens | Thorlabs | AC080-020-C | |
Galvanometer | Thorlabs | ||
Relay Lens | Thorlabs | AC254-100-C | two Relay lens to make a telescope setup |
Triangle Mirror Mount | Thorlabs | ||
Mirror | Thorlabs | ||
Objective | Mitutoyo | ||
Pedestrial Post | Thorlabs | ||
Clamping Fork | Thorlabs | ||
Polarization Controller | Thorlabs | ||
30mm Cage Mount | Thorlabs | ||
Cage Rod | Thorlabs | ||
Stage | |||
3D motorized translation stage | Beijing Mao Feng Optoelectronics Technology Co., Ltd. | JTH360XY | |
2D Tilting Stage | |||
Rotation Stage | |||
Plate Holder | 3D printed | ||
Spectrometer | |||
Lens Tube | Thorlabs | ||
Adapter | Thorlabs | ||
Collimating Lens | Thorlabs | AC080-020-C | |
Grating | Wasatch | G = 1145 lpmm | |
F-theta Lens | Thorlabs | FTH-1064-100 | |
InGaAs Line-scan Camera | Sensor Unlimited | SU1024-LDH2 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cell Culture Component | |||
HCT 116 Cell line | ATCC | CCL-247 | |
Cell Culture Flask | SPL Life Sciences | 70025 | |
Pipette | Fisherbrand | 14388100 | |
Pipette tips | Sorenson Bioscience | 10340 | |
Gibco GlutaMax DMEM | Thermo Fisher Scientific | 10569044 | |
Fetal Bovine Serum, certified, US origin | Thermo Fisher Scientific | 16000044 | |
Antibiotic-Antimycotic (100X) | Thermo Fisher Scientific | 15240062 | |
Corning 96-well Clear Round Bottom Ultra-Low Attachment Microplate | Corning | 7007 | |
Gibco PBS, pH 7.4 | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | |
Gibco Trypsin-EDTA (0.5%) | Thermo Fisher Scientific | 15400054 | |
Forma Series II 3110 Water-Jacketed CO2 Incubators | Thermo Fisher Scientific | 3120 | |
Gloves | VWR | 89428-750 | |
Parafilm | Sigma-Aldrich | P7793 | |
Transfer pipets | Globe Scientific | 138080 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5702 R | To centrifuge the 15 mL tube |
Centrifuge | NUAIRE | AWEL CF 48-R | To centrifuge the 96-well plate |
Microscope | Olympus | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Histology & IHC | |||
Digital slide scanner | Leica | Aperio AT2 | Obtain high-resolution histological images |
Histology Service | Histowiz | Request service for histological and immunohistological staining of tumor spheroid | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
List of Commerical OCTs | |||
SD-OCT system | Thorlabs | Telesto Series | |
SD-OCT system | Wasatch Photonics | WP OCT 1300 nm | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Software for Data Analyses | |||
Basic Image Analysis | NIH | ImageJ | Fiji also works. |
3D Rendering | Thermo Fisher Scientific | Amira | Commercial software. Option 1 |
3D Rendering | Bitplane | Imaris | Commercial software. Option 2. Used in the protocol |
OCT acquisition software | custom developed in C++. | ||
Stage Control | Beijing Mao Feng Optoelectronics Technology Co., Ltd. | MRC_3 | Incorporated into the custom OCT acquisition code |
OCT processing software | custom developed in C++. Utilize GPU. Incorporated into the custom OCT acquisition code. | ||
Morphological and Physiological Analysis | custom developed in MATLAB |