德国Biofluidix SiJet皮升点样喷头助力肿瘤耐药性研究

环亚生物科技有限公司

2024/04/29 12:11

癌症是人类健康面临的重要难题，其中一个重要原因是肿瘤细胞的耐药性。而耐药性很大程度上是癌症异质性引起的，即细胞基因突变产生众多肿瘤细胞亚群，这些细胞亚群拥有多样化的突变谱及强大的持续增殖和突变能力，因此表现为癌症治疗过程中各种各样的耐药现象。

为了研究肿瘤耐药机制，需要建立有效的实验模型。目前动物或者人类患者的宏观模型，最接近真实情况，但外在影响因素较多且难以把控，很难明确真正的效率、作用机理和因果关系。因此，建立一种有效的微观模型势在必行。

本文来自阿姆斯特丹大学，于2023年发表在《scientific reports》杂志。该团队建立了一套新的分析贴壁 2D 细胞培养物和 3D 类器官培养物中的克隆群体动态的方法。在未来有望用于肿瘤细胞亚群分化等方面的研究。

实验方法：

1.标记细胞：将目标细胞系用慢病毒本体荧光标签（lentiviral gene ontology (LeGO)）标记。为了确保标签定位在细胞核中，利用基因编辑技术将这些标签与组蛋白H2B或核定位信号NLS融合。实验中用到四个细胞系，即结直肠癌细胞系RKO和LS180、人骨肉瘤上皮细胞系U2OS和人表皮角质形成细胞系HACAT。
2.生成多克隆群落：使用德国Biofluidix公司的压电式皮升分液喷头SiJet，将细胞悬液喷点在预填充0.5%琼脂糖的24孔细胞培养板/类器官培养装置中（琼脂糖防止细胞液滴蒸发，同时防止细胞在贴壁过程中因布朗运动或微电流产生移动）。待细胞完全贴壁后，更换为常规培养基。通过控制SiJet每次喷出的液体体积，保证每个细胞群落有2-10个荧光标记细胞，但因LeGO-NLS标签是随机的，因此每个群落的细胞组合颜色不尽相同（图1，a）

图1 贴壁细胞群落制备（a）实验流程，荧光标记细胞系制备→用SiJet皮升分液器分液制备细胞群落→不同时间段拍摄照片，采集数据（b） SiJet皮升细胞群落制备对细胞存活率的影响：control组中的每个数据点代表至少 10 个细胞的平均存活率； SiJet组中，每个数据点代表一个细胞群落

3.图像分析：不同时间点荧光显微镜采集细胞群落图像，统计并分析细胞的数目、存活率等指标。

实验结果：

1.与常规方法制备的细胞群落相比，SiJet点样喷头制备的皮升细胞群落，通过后期优化实验或算法消除，其细胞存活率较高没有受到喷头机械性的影响（图1，b）
2.不同的细胞群落有完全不同的细胞克隆生长速度，标准差（代表细胞克隆大小异质性）也与群落生长速度相关。此外，细胞克隆组成动力学也会随着时间而变化，会导致显性克隆出现以及其他克隆的减少或消失。（图2）

图2 克隆生长动力学（a）在指定时间点选定菌落的代表性图像，比例尺：200μm；（b）指定细胞系菌落的相对生长。每个数据点表示实验第 6 天单个菌落中的细胞数相对于实验第一天细胞数的倍数；（c）（b）中细胞克隆大小的标准偏差，代表克隆生长的异质性；（d）选定的单个克隆中可视化大小随时间的变化。同心圆代表时间，最早的时间点绘制在每个图的核心

3.不同克隆群体的 Herfindahl-Hirschman （H-H）指数结果证明：用SiJet点样喷头制备皮升细胞群落，追踪二维菌落的各种克隆特性方面的可行性，揭示了所选四种癌细胞系的克隆动力学差异。
4.用SiJet点样喷头制备的类器官与常规方法培养的类器官在活力、细胞生存率等方面并没有显著差异，可作为现有类器官研究的替代方法。

结论

SiJet点样喷头制备的皮升细胞群落和类器官，具有体系小，存活率高，通量高，初始仅有数个单或多克隆细胞，可对各类细胞实验的条件进行精准控制，成为未来开展肿瘤细胞亚群研究的一个潜在方法。

更多资讯请访问文献全文链接：https://doi.org/10.1038/s41598-023-42849-w