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Spheroids

암 연구 및 약물 screening을 위한 스페로이드 응용 분야

스페로이드란?

스페로이드는 미세종양과 같은 세포 Aggregate의 특성을 모방한 3차원(3D) Cell Model입니다. 최근 수년간, 생체 내 조직 환경 모델로 사용되는 시험관 내 종양 세포 Aggregate 형성에 상당한 진전이 있었습니다. 저부착성 둥근 바닥 Microplate의 Well에 시드(seed)하는 경우, 이 세포 응집체는 별개의 spheroid를 형성합니다.

스페로이드는 양 표면이 노출되고 깊이 분포한 세포, 생장 및 비생장 세포, 세포의 저산소성 중심부와 산소 공급이 잘 되는 세포 외층을 포함하여 종양과 매우 유사하므로, 기존의 2차원 배양 세포보다 종양 행동을 더 잘 모방하는 것으로 여겨집니다. 이 3D 스페로이드 모델은 가능성 있는 암 치료를 식별하고 약물 안전성에 대한 보다 우수한 평가를 위한 환경 스크리닝에 성공적으로 이용되고 있습니다.

스페로이드의 깊이 250µm를 통과하는 Z-stack. 전문화된 심부 조직 투과 공초점 디스크 모듈로 이 깊이에서 스페로이드 중심의 세포를 관찰할 수 있습니다.

암 연구 및 약물 screening을 위한 스페로이드 응용 분야

암 연구에서 가장 중요한 목표 중 하나는 종양 세포 형성을 이해하는 것입니다. 2D 세포 배양과 비교하였을 때, 스페로이드는 고형 종양을 훨씬 더 정확하게 모방합니다. 이는 종양 세포를 건강한 세포와 구별하는 생리학적 변화를 나타낼 수 있게 합니다. 다세포 종양 스페로이드 모델은 종양 미세환경에 대한 더 깊은 통찰을 제공하여 연구자가 세포 간 상호 작용, 종양 세포가 영양소를 흡수 및 증식하는 방법을 시각화할 수 있도록 합니다.

또한 스페로이드는 치료적 중재에 대한 세포 반응을 Monitoring할 때 전임상 약물 Screening 및 Validation에 이상적입니다. 구체적으로, 약물의 종양 침투 능력(또는 무능력)과 전이에 대한 억제 효과를 나타낼 수 있습니다.

줄기 세포 연구는 특히 배아(ESC) 및 신경 줄기 세포(NSC)의 배양 중에 스페로이드를 적용할 수 있는 또 다른 중요한 응용 분야입니다. 최근, 연구자들은 스페로이드에 중간엽 줄기 세포(MSC)를 배양하여 재생 의학 및 세포 기반 치료제의 잠재력을 보여주는 재생 및 항염증 효과를 입증했습니다.

다른 3D 세포 배양 방법과 비교하였을 때 스페로이드는 종양 생물학과의 연관성, 저렴한 비용, 동물 모델보다 적은 노동력 소모, 재현성, high-throughput screening과의 통합 용이성, 고급 imaging 기술 등의 여러 이점을 제공합니다.

High-Throughput Screening을 위한 3D 스페로이드 분석 실험과정

스페로이드의 Imaging 및 분석은 종양 미세환경의 형성 및 거동을 이해하는 데 중요합니다. 이는 또한 항암제 Screening에서 보다 통찰력 있고 현실적인 데이터를 얻는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기에서는 3D 스페로이드 형성 방법과 high-throughput screening을 위한 공초점 imaging 및 분석 방법을 개발하고 최적화했습니다.

 

 

스페로이드는 96 또는 384 well 플레이트에서 성장시키고 약물로 처리하고 현장에서 세포의 작용 과정과 경로를 보여주는 염색시약으로 염색할 수 있습니다. 어떤 경우에는 스페로이드를 세척하지 않고 imaging할 수 있습니다. 원하는 경우 고정할 수도 있습니다.
 

  1. 스페로이드 배양 – 암세포는 ULA(ultra-low attachment), 둥근 바닥 플레이트 또는 다른 실험기구에 직접 배양하여 일반적인 스페로이드 형태로 발생하도록 할 수 있습니다. 다른 실험기구로 암세포를 단일 웰에서 다중 스페로이드로 배양할 수 있습니다.
     

  2. 약물 처리 – 스페로이드가 형성된 이후에 원하는 농도의 화합물을 well에 첨가한 뒤 연구 중인 기전에 따라 하루에서 수 일동안 배양합니다.
     

  3. 표지자 염색하기 – 화합물 처리가 완료되면 염색액을 배지에 직접 첨가합니다. 스페로이드가 교란되지 않도록 세척이 필요하지 않은 염색액을 사용할 수도 있지만, 필요하다면 자동화 기기를 사용해서라도 스페로이드를 조심스럽게 세척해도 됩니다.
     

  4. 스페로이드 이미지 획득하기 – 스페로이드의 체내 이미지는 개별적으로 캡처하거나, 특수 이미징 기기를 이용하여 Z-stack(여러 깊이에서 촬영한 다중 이미지)으로 캡처할 수 있습니다.
     

  5. 암 세포 분석하기 – 세포 이미징 분석 소프트웨어의 세포 이미지에 대한 정량적 분석을 실행하여 다양한 표지자의 발현을 Monitoring하고 생물학적 판독값을 정량화합니다.

응용 분야 및 assay

최첨단 3D imaging 및 분석 방법은 스페로이드를 특성화, 재현 및 Monitoring하는 데 중요합니다. 이러한 복잡한 실험과정은 high-content imaging 및 이미지 분석 소프트웨어를 사용하면 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 아래 자료에서 당사의 스페로이드 연구 방법에 대해 자세히 알아보세요.

스페로이드 자료

동영상 및 웨비나

세포 생물학의 복잡성 파악

신약 개발에서의 3D 신경 스페로이드 도입

당사의 High-Content Imaging 포트폴리오 살펴보기

다중 레이저 광원, Water Immersion Objective, 독점적인 스피닝 디스크(Spinning Disk) 기술, 고급 AI 소프트웨어를 적용한 자동 디지털 현미경에서 High-throughput 공초점 Imaging 시스템까지의 다양한 High-Content Imaging 및 분석 솔루션.