应用实例四:前沿创新应用
PDAC(胰腺导管腺癌)的肿瘤微环境具有免疫抑制性,导致目前批准的免疫治疗策略难以奏效,其中胰腺星状细胞(PSCs)在分泌免疫活性分子和形成致密肿瘤组织方面发挥重要作用。体外系统如器官芯片可用于剖析特定细胞类型的贡献及其相互作用,有助于研究疾病组织中免疫微环境的形成。文中使用了微流控平台 OrganoPlate 作为实验载体来建立 PDAC 类器官、PSCs、内皮细胞和免疫细胞的微流控模型,并用于免疫迁移研究。
实验结果证明了以下几点:1.内皮炎症状态对 PBMC 迁移的影响:TNFα 处理的 HUVEC 小管显示出ICAM表达增加和通透性增强,导致 PBMC 更好地附着和迁移,但 HUVEC 小管在 TNFα 存在时形态和屏障功能较差,因此后续迁移实验在无 TNFα 的情况下进行。2. PDAC 基质屏障对免疫细胞分布和迁移的影响:PSCs 沿着 HUVEC 小管生长,形成额外的屏障,在 PSCs 和 PDAC 存在时,约 20 - 30% 的 PBMCs 被保留在基质隔室中,PBMCs 在不同模型设置中的迁移情况不同,在包含 PDAC 和 PSCs 的模型中,到达 PDAC 类器官样细胞隔室的 PBMCs 数量最多。3. PBMC 亚型的偏好迁移:T 细胞向 PDAC 类器官样细胞迁移的可能性最小,而单核细胞和 B 细胞迁移的可能性最大。结论是微流控平台适用于构建复杂模型,重现 PDAC 中缺乏有效抗肿瘤免疫反应的复杂细胞相互作用。
文章使用高内涵系统成像和定量了细胞芯片中屏障完整性,通过荧光定量不同灌流通道间荧光强度来实现:
文章还用 ImageXpress 高内涵实现了内皮层迁移实验,来研究内皮层对免疫细胞迁移的影响,并发现 PBMC 亚型的迁移有偏好:T 细胞向 PDAC 类器官样细胞迁移的可能性最小,而单核细胞和 B 细胞迁移的可能性最大:
个性化医疗(Personalized Medicine),又称精准医疗(Precision Medicine),可以选择最适合患者的治疗方案,避免不必要的治疗和副作用,提高治疗效果和患者的生活质量,是未来肿瘤治疗的有前景的发展方向。美国 Bin Xue 等人,在 2003 年发表的文章中介绍了一种基于水凝胶的新型 3D 体外肿瘤模型,该模型包含 30 种不同的患者衍生异种移植(PDX)模型,可用于肿瘤学和细胞治疗相关的应用,是一种潜在的个性化医疗和用药的尝试。肿瘤微环境(TME)复杂且动态,对肿瘤治疗响应至关重要,研发代表 TME 生物学的 3D 体外模型对药物研发至关重要。实验设计如下:
研究者们先在裸鼠上扩增病人肿瘤组织,再分离 PDX 肿瘤细胞进行 3D 培养。随后,对这些 3D 培养的模型实施免疫治疗和药物治疗。处理后的模型利用 ImageXpress 高内涵系统进行成像和数据分析,通过评估肿瘤面积与大小的变化,以及使用 DRAQ7 和 Hoechst 染色来分析内部细胞死亡情况,来体现药物和细胞治疗后的肿瘤状态:
研究展示了一种通过在平面 3D 水凝胶中共同培养 PDX 肿瘤细胞、基质成纤维细胞和免疫细胞(PBMCs)来重建肿瘤微环境的新方法,为药物发现提供了有潜力的平台。
应用实例中涉及的系统:
ImageXpress Micro Confocal 高内涵成像系统,可以全自动高分辨的成像,并分析亚细胞结构的变化,获得高质量图像的同时获得科学准确的定量数据。
结 语
Molecular Devices 作为一家有 40 年历史的老牌生命科学仪器企业,其产品线覆盖细胞和基因治疗(Cell and Gene Therapy,CGT)领域非常广泛的应用方向。从基因治疗到细胞治疗,甚至能覆盖到相关的抗体生产和细胞系建立流程,由于我们的仪器覆盖酶标仪,高内涵等科研领域常用仪器,所以以上列举的应用仅能体现我们众多仪器设备应用中的一小部分。可以通过访问官方网站:www.moleculardevices.com.cn来获取更多资源。