3D 세포배양 실험과 분석을 위한 Cellular imaging 및 Analysis
신약 개발의 과제로, 조금 더 복잡하면서 생물학적으로 유의미하며, 예측이 가능한 약물 스크리닝을 위한 Cell Based Assay를 개발하는 것이 일순위입니다. Translational Biology를 활성화되면서, 3차원 분석 모델과 연결된 분석기술이 점차 널리 사용되고 있습니다. 더욱 복잡한 구조의 Cell Model은 In vivo 환경에서의 약물 처리에 대한 반응을 실제에 가깝게 모사하면서 점차 인기를 얻고 있습니다. 구체적으로, 3D Cell Culture는 실제 인체 조직의 구조, 세포의 조직화, 세포 간의 상호작용 및 세포와 세포기질 간의 상호작용, 생리학적으로 유의미한 Difussion 등, 다양한 측면을 재현할 수 있다는 장점이 있습니다. 3D Cell Assay를 활용하면 2D Cell Culture와 Animal Model 사이의 연구와 스크리닝, 번역 과정의 다양성 측면에서의 격차를 좁혀주면서 그 가치를 더해줍니다. 3D Model은 in vivo 환경의 중요한 Parameter를 재현하여, 인공조직의 개발이나, 줄기세포의 특성에대한 Unique Insight를 제시합니다.
3D Cell Imaging과 분석 실험과정
3D 세포 배양을 이용한 정량분석법 개발은 복잡한 생명현상을 이해하기 위한 매력적인 연구 툴이지만, 3D Cell의 Image 촬영과 분석의 실험 과정이 쉽지 않기 때문에 폭넓은 스크리닝에 활용하기 어려운 점이 있었습니다. High-content, High-Throughput을 이용한 현미경은 복잡한 생명현상을 연구할 수 있는 혁신적이고 자동화된 기술을 제공합니다. 3D Cell Culture로 세포를 생장시키고, Imaging Microplate에 옮겨 원하는 약물을 처리하거나 Marker 염색을 시행합니다. ImageXpress® Automated imaging System과 세포 이미징 및 분석 소프트웨어는 하나의 통합된 장치 내에서 3D Model을 분석하고 스크리닝하고 분석할 수 있어, 신약 개발에 소요되는 시간을 획기적으로 단축시킵니다.
일반적인 3D 세포 배양 Assay 단계:
3D Cell Culture Imaging과 분석 기술
우리 회사의 Imaging Technology는 생리학적으로 유의미한 모델을 더 쉽게 구현하고자 지속적으로 발전되고 있습니다. 이 기술이 Small scale Assay부터 High0-Throughput Screening에 이르는 다양한 스케일의 3D Cell Culture에 어떻게 도움을 줄 수 있는지, 자세히 알아보세요.
3D Assay를 위한 이미지 촬영
최근 몇 년 동안, 신약 개발 및 환경 독성 응용 분야에서 생리학적으로 더욱 유의미하면서 예측이 가능한 계측을 위해, 자동화 현미경과 이미징의 기술이 크게 발전하였습니다. 보다 복잡한 3D Model과 분석을 위해서는 해상도 높은 논문 수준의 이미지 퀄리티와 데이터가 필요합니다.
공초점 이미징(Confocal Imaging)은 높은 Signal 대비 noise의 비율을 제공하여 두꺼운 샘플에서도 생생한 이미지의 촬영으로 세포에 대해 더욱 자세한 결과를 제공합니다. ImageXpress Micro Confocal 시스템을 이용하여 3D 이미지를 촬영하는 기술에 대한 자세한 내용은 동영상을 참고해주세요.
3D Application을 위한 이미지의 분석
3D Sample에서도 다양한 Type의 이미지 세트를 생성할 수 있습니다. 하나의 단면 이미지를 촬영하거나, 여러 장의 층에서 단면 이미지를 촬영합니다. 여러 층의 단면 이미지를 촬영하는 경우, 각각의 이미지를 개별 분석하거나, 혹은 모든 이미지를 하나의 2D 이미지로 결합하여 Projection한 후에 분석을 수행할 수 있습니다. 궁극적으로는, 3D 전체의 이미지를 분석하는 것이 실험의 목적이 될 것입니다. MetaXpress 소프트웨어를 이용하여 여러 장의 Z-plane 이미지를 3D Volume으로 분석하는 3D로 분석하는 기술을 동영상에서 확인하세요.
3D Cell Model의 장점
3차원(3D) 세포 모델은 2차원 세포 배양보다 생리학적 연관성이 더 높으며, 조직 미세환경, 세포-세포 상호작용, 생체 내에서 발생하는 생명활동 과정 등을 더욱 실제와 가깝게 보여줍니다. 이제 ImageXpress 시스템과 같은 HCI(High-Content Imaging) 시스템을 이용하여 더욱 의미있는 예측이 가능한 데이터를 생성할 수 있습니다. MetaXpress® 소프트웨어와 같은 high-content imaging 획득 및 분석 소프트웨어를 3D 분석 모듈과 통합하여, ImageXpress 시스템을 3D 구조의 심층 분석, 시각화, 평가 등에 이용할 수 있습니다. 하나로 통합된 시스템을 통해, 데이터의 품질을 저하시키지 않으면서 한번에 많은 샘플을 처리할 수 있으며, 3D 이미지 촬영과 분석에 대한 실험 과제를 해걸하여, 연구 성과의 신뢰도를 높여줍니다.
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최신 자료
3D Cell Imaging과 분석 실험과정
3D 세포 배양 프로토콜의 워크플로는 배양된 세포 모델의 종류에 따라 달라집니다. 여기에서 묘사된 3D 세포 이미징 및 분석 실험과정은 96 또는 384 well의 편평 또는 둥근 바닥 Microplate에 형성된 3D Spheroid를 일반화한 예시입니다. 각 단계는 세포 배양에서 이미지 분석까지의 과정을 세분화하고, 자동화된 high-content imaging 시스템과 세포 이미징 및 분석 소프트웨어를 포함한 세포 배양 프로토콜의 수행에 필요한 기기와 도구를 강조합니다.
3D Cell Imaging과 분석 실험과정
스페로이드 배양
둥근 바닥 플레이트(ULA)에 3D 세포를 직접 배양하여 전형적인 구형의 스페로이드를 형성할 수 있습니다. 또한, 세포를 이미징 Microplate로 옮기기 전에 페트리 접시, 플라스크, 또는 다른 Microplate와 같은 대체 실험기구에서 생장시킬 수도 있습니다.
96웰 또는 384웰 플레이트
High-content, High-Throughput screening을 위한 대부분의 3D 세포 배양은 96 또는 384 well Microplate를 이용합니다. ULA, U자형/원형 바닥 Microplate를 이용하여 구형 스페로이드를 형성하거나 세포외 기질(ECM)을 자극하는 하이드로겔을 이용해 편평한 바닥의 Microplate에 배양할 수도 있습니다. ImageXpress® Micro Confocal High-Content Imaging 시스템에 최적화된 스페로이드 세포 배양 프로토콜에서는 assay 시간을 단축하고 가변성을 최소화하는 단일 단계 염색 절차를 적용할 수 있으며, U자형 바닥 플레이트(ULA) 96 및 384 well 플레이트를 이용할 수 있습니다.
화합물 처리
스페로이드가 형성되면, 웰에 화합물을 첨가한 뒤 연구 대상 기전에 따라 하루에서 수일 동안 배양합니다. 일반적으로 세포사멸 연구의 배양 기간은 짧고, 다중 Parameter 세포독성 연구는 배양 기간이 깁니다. 더 오랜 시간이 걸리는 약물 처리의 경우, 배양 기간 동안 주기적으로 화합물을 교환해 줍니다. 화합물의 농도와 배양 기간은 원하는 프로토콜에 따라 달라집니다.
표지자 염색
화합물 처리를 완료한 뒤 염색액을 배지에 직접 첨가합니다. 스페로이드가 교란되지 않도록 세척이 필요하지 않은 염색액을 사용할 수도 있지만, 필요한 경우에는 자동화 기기를 이용하여 조심스럽게 세척할 수 있습니다.
분석 시약(assay kit)
생명과학 연구, 신약 개발, 개발, Bioassay에 이용하기 쉬운 확실한 Assay 키트. 이 assay 키트는 당사의 기기와 사용하도록 최적화되어 있습니다. 신약 개발에서 조기에 더 많은 화합물을 스크리닝하고, cell viability, 세포 생장, 혈관형성 등에 대한 시험 화합물의 완전 농도-반응 프로파일의 특성을 파악할 수 있도록 합니다.
https://vids.moleculardevices.com/watch/b3RtIKRdaR7Nc6VowrGtNg
High-Content Imaginig 시스템
ImageXpress Micro Confocal 시스템은 주당 100만개 이상의 Well을 이미징할 수 있는 특수한 공초점 이미징 용액입니다. MetaXpress 소프트웨어로 3D z 스택을 획득할 수 있습니다. Z 평면 이미지는 개별적으로 저장될 수 있으며 수학적 알고리즘을 통해 단일 2D 이미지로 분할할 수도 있습니다.
3D 세포 이미지 획득
스페로이드의 체내 이미지는 개별적으로 캡처하거나 특수 이미징 기기를 이용하여 z 스택(여러 깊이에서 촬영한 다중 이미지)으로 캡처할 수 있습니다.
High-Content Imaging을 이용한 High-Throughput 3D Acquisition 솔루션(PPT)
3D 세포 이미지 분석
세포 이미징 분석 소프트웨어의 세포 이미지 정량화 분석을 실행하여 다양한 표지자에 대해 세포가 발현하는 방법을 평가 및 모니터링하고, 생물학적 판독값을 정량화하십시오.
https://vids.moleculardevices.com/watch/ABJi1T62w9u2H6GTC59Uxx
High-content Imaging 소프트웨어
MetaXpress® High-Content Image Acquisition과 High-Content Image Analysis 소프트웨어는 ImageXpress® Micro Confocal 시스템에 최적화된 다양한 2D, 3D 응용 분야에 사용할 수 있는 다층 분석 도구입니다. 3d Cell Model의 통합 이미지 획득 및 분석 적용 모듈은 부피, 강도, 거리를 측정하여 3D 구조의 High-Throughput 정량화 과정을 간소화합니다.
3D 세포 자료
관련 제품 및 서비스
ImageXpress® 자동화 Imaging 시스템은 2D 및 3D 응용 분야를 위한 속도, 민감도, 유연성을 모두 갖춘 턴키 솔루션으로, 다양한 종류의 슬라이드 및 플레이트 형태를 사용할 수 있습니다. 당사의 ImageXpress® Imaging 시스템은 배경 형광을 최소화하고 선명도를 높임으로써 이미지를 정확하게 분할하여 두꺼운 샘플을 우수하게 시각화합니다. 부피, 강도, 거리를 측정하기 위한 3D 공간의 세포 획득과 분석을 매끄럽게 통합하여 스크리닝 assay의 생물학적 연관성을 높이십시오.