줄기세포 연구
줄기세포는 연구자들이 질병 과정과 연관성이 높은 표적 및 경로를 연구할 수 있는 새로운 기회를 제공합니다. 새로운 약물 표적을 식별 및 확인하고, 임상 상황에의 적용을 강화한 약리학과 독성학 데이터를 조기에 생성할 수 있도록, 더욱 실제와 유사한 모델을 제공합니다. 또한, 신약 개발에서 줄기세포의 적용은 맞춤형 의학을 실현하는 새로운 방식을 제시하고, 개발 시간을 단축하거나 동물 실험을 대체할 수도 있습니다.
연구자들은 유도만능줄기세포 유래(iPSC 유래) 세포를 이용하여 기존에 세포를 얻는 과정에서 존재했던 제약 없이 일차 세포를 연구할 수 있습니다.
줄기세포 연구의 이점
Cell Based Assay는 생물학적 연관성이 더 높고 정보의 가치가 더 크기 때문에, 제약바이오 업계에서는 일차 및 이차 스크리닝에 이 assay를 지속적으로 적용하고 있습니다. 이러한 변화의 일환으로, 불멸세포화된 안정 세포주가 아닌 일차 세포와 줄기세포를 이용하려 노력하고 있습니다. 줄기세포는 세포주와 비교하여 더 우수한 임상적 연관성을 가진 정보를 제공하고, 대량으로 이용할 수 있으며, 일차 세포보다 더 높은 assay 재현성을 가진다는 장점이 있습니다. 따라서, 초기 신약 개발에서 스크리닝 도구를 이용하고 새로운 화합물의 잠재적 독성효과를 평가하기 위한 자동화 줄기세포 assay에 대한 관심이 커지고 있습니다.
줄기세포와 연관된 assay의 워크플로는 다른 세포 기반 assay와 유사하지만, 여기에는 매우 중요한 차이점이 있습니다. 미분화세포에서 분화를 시작해야 하거나 assay의 분석 대상이 분화 과정이므로, 줄기세포 assay에 분화가 수반되는 경우가 많습니다. 하나 이상의 계통이 존재하거나 성숙 세포와 미분화 세포가 모두 존재하는 경우에는 세포 유형과 세포 수의 모니터링이 중요한 경우가 많습니다. 이에 따라, 여러 세포 유형의 다중 판독값이 필요하므로 데이터 분석과 시각화 요건이 더욱 복잡해집니다.
줄기세포 이미징, High-Content Screening 기법과 도구
복합 assay와 3D iPSC 유래 세포 모델은 조직 생물학과 세포 상호작용을 더 잘 나타내므로, 여러 독성 및 약물 스크리닝 assay와의 연관성이 더 높습니다. 그 결과, 3D 배양을 이용하여 보다 고처리량인 정량적 assay의 개발이 활발하게 연구되고 있습니다. 복잡한 3D 이미지의 획득 및 분석 실험과정은 스크리닝에 있어 assay의 크기 조절을 어렵게 합니다.
ImageXpress® Micro High-Content Imaging 시스템과 MetaXpress ® 3D Analysis Module을 이용하면 더 간단한 실험과정을 구현하여 3D 구조를 정량화하고 시각화할 수 있습니다.
iCell 간세포에서 유래한 3D 스페로이드 간 미세조직을 이용한 간독성 Assay
(A) iCell 간세포는 3D 배양 준비를 위해 사용 전 7일 동안 2D 형태로 생장시킵니다. 스페로이드가 형성된 이후 간 미세조직을 화합물로 72시간 동안 처리하였으며, 이후 2시간 동안 염색하여 이미징하였습니다. ImageXpress Micro Confocal 시스템을 이용하여 Z 평면을 획득하였습니다.
(B) 획득한 z 평면 이미지는 2D 및 3D 이미지 분할 세트 생성에 이용하였습니다. 이 세트를 분석하여 3D 배양 표현형의 핵심적 특징을 정량화하였습니다.
데이터를 독특한 생물학적 통찰로 전환하기 위한 줄기세포 응용 분야 및 도구
줄기세포 실험과정에는 첫 생장 및 증식부터 분화, 품질 관리, 치료 연구 및 신약 개발을 위한 예측적 assay에 이르는 모든 단계를 모니터링하기 위한 다양한 복합 assay 유형이 필요합니다. 당사의 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션 제품군으로 대부분의 워크플로 단계에서 줄기세포를 자동으로 분석할 수 있습니다. 당사는 줄기세포 assay를 더 간소화하고 자동화하고자 새로운 기술을 지속적으로 개발하고 있습니다.