date:2024-04-18 14:37:18
歡迎同我們一起來探索3D細胞培養的變革世界，這是一種重塑生物醫學研究格局的技術。長期以來，由于平面2D細胞模型簡單且具有成本效益，科學家們一直依靠其來研究細胞和疾病機制。然而，近年來，3D細胞培養因其能夠更準確地模擬體內組織環境而迅速流行。我們仔細想一下，細胞是很少以孤立的單層形式存在于我們的體內。因此，研究3D細胞培養技術為研究人員提供了一個強大的工具，可以在更相關的環境中探索細胞行為。在體外，這可以通過將細胞懸浮在非粘附表面或將其嵌入模擬細胞外基質的基質中來實現，從而促進各個維度的生長。
在本篇文章中我們將展示令人驚嘆的顯微圖像，這些圖像融合了3D細胞培養的藝術性和科學意義。這些通過攝影比賽選拔出的圖像發布在我們ibidi的年度臺歷上，讓我們得以獨特地一瞥細胞結構和相互作用的美麗和復雜性。從胚胎干細胞聚集體到腸道球體再到乳腺癌類器官，這些顯微圖像將突出顯示不同的3D細胞培養物，為各自的研究領域提供見解。在此，讓我們一起來深入了解一下吧~
一、小鼠小腸類器官
圖片來源: Naveen Parmar 奧斯陸大學病理學系, 挪威
這張令人驚嘆的圖像展示了小鼠小腸類器官的3D培養，重點評估IL-22細胞因子對抗菌劑表達的影響，特別是胃腸道中殺菌蛋白抵抗素樣分子(RELM)β的表達。在預溫的ibidi µ-Slide 8 Well high載玻片的Matrigel ®滴液中培養類器官，然后進行免疫熒光染色。對它們進行抗菌蛋白RELMβ（綠色）、分泌細胞標記物Ulex Europaeus凝集素I（UEA I，紅色）、β-catenin（紫色）和核標記物DAPI（藍色）的染色。使用20倍物鏡的蔡司LSM 880共焦顯微鏡進行共焦顯微鏡成像。
ibidi µ-Slide 8 Well high八孔腔室載玻片
這項研究有助于精密地再現和模擬體內腸上皮，為IL-22對抗菌表達的影響以及免疫細胞衍生的細胞因子與腸上皮之間的相互作用提供有價值的見解。
二、人類乳腺癌類器官
圖片來源: Kai-Wen Kan 中國醫藥大學，臺灣
該圖像捕捉到了從患者腫瘤活檢中培養出來的人類乳腺癌類器官的復雜性。該研究的重點是在類器官內創建一個緊密模擬藥物相互作用的腫瘤微環境，旨在推動個性化治療。
在獲取腫瘤樣本后，對其進行仔細解剖并進行酶消化。然后將處理后的組織在支持性Matrigel matrix基質膠基質中培養，促進類器官的生長。
這些類器官經過免疫熒光染色以揭示關鍵的細胞標記物：洋紅色的Ki67，表示增殖；F-actin肌動蛋白呈綠色，勾勒出細胞骨架；細胞核染成藍色。類器官在µ-Dish Well35mm,high Glass Bottom玻璃底培養皿中培養并成像。圖像采用25倍物鏡的ANDOR Dragonfly高速共焦顯微鏡系統拍攝。
µ-Dish 35 mm, high Glass Bottom （貨號：81158）
三、小鼠胚胎干細胞的3D聚集體
圖片來源: Matthew French 愛丁堡大學 英國
該圖像展示了三種原腸胚，即鼠類胚胎干細胞的3D聚集體，就在軸延伸之前，模仿胚層命運與多能細胞的分離，如胚胎中的情況。這項研究調查了細胞命運的空間組織及其對鄰近細胞的影響，并在3D中分析了組織和單細胞水平的影響。
使用包括Sox2（藍色）、Brachury（T，綠色）、Tbx6（紅色）和LaminB1（灰色）在內的基因標記物的戰略性復用制備樣品，突出了這些轉錄因子在神經中胚層祖細胞（NMPs）中的空間排列和分化順序。隨后，樣品在增加的水：甲醇稀釋液中進行脫水，以將其固定在BABB中，從而促進深層組織成像。該圖像作為細胞命運模式和整體原腸胚形態的視覺演示，使用40倍油鏡的徠卡Sp8共聚焦顯微鏡Leica LIGHTNING系統在ibidi µ-Slide 8 Well high上拍攝。
四、小鼠回腸類器官
圖片來源: Felix Scharte-MRC分子生物學實驗室，英國劍橋
該圖像描繪了小鼠回腸類器官的3D培養，該類器官在底部包被Matrigel®的ibidi µ-Slide 8 Well high八孔腔室載玻片中精心制備。這項研究旨在分析宿主與病原體的相互作用，尤其關注人類限制性病原體，如傷寒沙門氏菌。
3D類器官成像的使用有助于檢查傷寒沙門氏菌在復雜組織環境中的侵襲和細胞內生活方式。為了可視化類器官的細節，采用了染色技術：Phalloidin（綠色）用于F-肌動蛋白，CellMask（紅色）用于質膜，DAPI（藍色）用于細胞核。使用40倍放大的蔡司細胞觀察共聚焦顯微鏡進行成像。為了實現合理的分辨率和成像深度，將類器官接種在預冷的ibidi µ-Slide 8 Well high八孔腔室載玻片中，以防止基質膠凝固，確保它們在蓋玻片底部附近沉淀，以優化圖像分辨率。
五、人腸成纖維細胞和內皮細胞球體
圖片來源: Henrique Nogueira Pinto，荷蘭阿姆斯特丹大學分子細胞生物學與免疫學系
這張圖片展示了一個將人腸成纖維細胞和內皮細胞整合到纖維蛋白水凝膠內的復合球體模型。這項研究的重點是探索腸道類器官內的血管形成策略。該模型稱為血管形成單位(VUs)，將人內皮祖細胞與腸成纖維細胞結合在一起，在ibidi µ-Slide 4 Well 的纖維蛋白凝膠中培養三天。
染色過程中CD31(黃色)突出標記內皮細胞，vimentin(紅色)突出標記成纖維細胞，DAPI(青色)突出標記DNA,使用帶有10倍物鏡的Leica TCS SP5 II共聚焦顯微鏡進行成像。
ibidi µ-Slide 4 Well
一個重要的觀察結果是成纖維細胞過度生長，阻礙了球體內適當的血管形成。為了緩解這一問題，通過在凝膠化過程中反轉ibidi µ-Slide來調整研究方案。這種調整成功地防止了球體下沉并附著在孔底部，促進了更有效的血管形成，提高了整體研究成果。
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