John Szilagyi 是百時美施貴寶（美國新澤西州）的首席科學家，從事非臨床開發(fā)和毒理學研究，致力于通過畸形學研究模型的開發(fā)來研究胎兒發(fā)育缺陷及其原因。 ?他的模型主要涉及使用由多物種誘導多能干細胞產(chǎn)生的 3D 培養(yǎng)物和微生理系統(tǒng)。

Szilagyi 和我們分享了 3D 細胞模型的實用性、面臨的挑戰(zhàn)以及可用的解決方案。

3D細胞模型對于開發(fā)新型治療和個性化醫(yī)療的重要性體現(xiàn)在哪些方面？

3D細胞模型可以有效地衍生、擴展和分析患者來源的組織，無需通過基因改造來促進生長。相較于 2D細胞模型的優(yōu)勢在于，可以準確地概括源器官的結構特性，包括在緊密連接等位置發(fā)現(xiàn)的細胞間相互作用。?

您在使用 3D細胞模型的過程中遇到了哪些挑戰(zhàn)？

眾所周知，3D細胞模型圖像的收集和分析很難實現(xiàn)自動化。大多數(shù)系統(tǒng)都針對 2D 培養(yǎng)物經(jīng)過了優(yōu)化，而無法處理 3D細胞培養(yǎng)物的多個且不同的焦平面。?

您采用了哪些技術和解決方案來克服這些挑戰(zhàn)？

Incucyte^? 上的類器官模塊提供了出色的表現(xiàn)，能夠捕獲整個類器官培養(yǎng)孔的詳細圖像并使整個圖像保持清晰。更重要的是，內(nèi)置分析功能成功地將類器官與周圍的碎片和來自 Matrigel^? 的偽影分離，從而通過全自動數(shù)據(jù)處理工作流程來確定大小和灰度。

哪些技巧有助于從 3D 細胞模型獲得最佳結果？

您需要充分了解您的細胞模型。包括生長曲線、死亡和分化的形態(tài)變化以及冷凍和傳代的恢復。您需要盡可能收集盡量多的數(shù)據(jù)，即使乍一看并不重要。變異性是類器官的最大問題，您需要盡量增加可控因素，讓不同檢測批次保持一致。在計劃時增加技術重復樣的數(shù)量，并在不犧牲分析質(zhì)量的情況下接種盡可能多的類器官。即使采用自動化工作流程或者由訓練有素的操作人員接手，也很難控制孔與孔之間的接種密度。

您認為先進細胞模型工作流程的前景如何？

我認為未來我們應該像病理學家觀察組織切片一樣分析類器官的形態(tài)變化。除了尚未應用的大小信息以外，觀察類器官在治療下的變化能提供很多有價值的信息。借助先進的成像和機器學習，我們可以通過簡單地查看其形狀和灰度等特征來實時評估類器官的健康狀況，而無需進行切片和染色。