肿瘤干细胞克隆的高内涵筛选应用
肿瘤干细胞（CSC）除了具有高度致瘤性、无限的增殖潜力和产生恶性肿瘤的能力外，还在肿瘤转移和治疗后原发肿瘤的再增殖中发挥作用，更可以抵抗传统的化疗以及更现代的靶向治疗，CSC的这些特性使得开发治疗恶性肿瘤的有效疗法变得复杂。克隆形成试验作为CSC功能研究的一个标准，通过检测CSC形成克隆的能力，既可以评估其干性，也可以对后续的放化疗进行个性化的用药指导，但是目前对CSC的克隆表征进行高通量筛选还存在，考虑到CSC的复杂性及其临床相关性，需要有更高效的方法来对CSC的克隆表征进行高通量筛选分析，并在此基础并开发更有效地针对这些人群的药物或其他疗法。Advanced High-Content-Screening Applications of Clonogenicity in Cancer一文就提出了一种运用高内涵系统来量化2D和3D细胞培养模型中CSC克隆数量、大小和形态，并基于荧光标记区分克隆的高通量方法。
图一：2D培养模式下用化合物61预处理的SW620细胞克隆图像，全实验组克隆计数、平均表面积和全孔融合率定量分析
在2D培养模式中，使用极限稀释法将SW620结直肠癌细胞从2500个细胞/孔稀释至1个细胞/孔，并配合不同化合物处理，在培养的第8天对细胞进行核染色。结合明场与Hoechst 33342染色图像，对细胞形成的克隆数量、面积和融合度进行了分析，数据显示SW620细胞的克隆形成对TOP2A抑制剂（化合物61）的处理呈现出浓度依赖性反应，并且不同处理方式（预处理VS.连续处理）克隆的生长情况也有所不同。
图二：3D培养模式中SW620细胞克隆的计数和形态学分析
在3D培养模式中，采用同样的方法对SW620细胞（混于基质胶中）进行稀释，从40000个细胞/400μl稀释至约1248个细胞/200μl，并以50μl/孔接种于96孔培养板中，培养到第7-10天时同样对细胞进行核染色（Hoechst 33342）并使用高内涵系统对样品进行3D成像和分析，结果显示与2500个细胞相比，在5000个铺板细胞上观察到的克隆数量增加了一倍以上，而克隆表面积和体积则保持相对一致。
图三：3D培养模式中A549细胞克隆的形态学分析
为了评估这一体系在不同种类、不同形态的肿瘤细胞中的适用性，研究中还用A549肺癌细胞进行了验证，形态学进行分析发现A549细胞球长成了两种不同典型形态的克隆—“圆形”、“分支”，随后用高内涵分析软件对这两种细胞球的体积、表面积、椭球轴（长度、短轴与长轴之比、中轴长度、最短轴长度、倾斜度和方向）、球度和最大厚度等形态学参数进行定量，这些结果表明A549细胞可能含有两种不同的CSC亚群。
图四：2D培养SW620克隆中CD44和CD24的免疫荧光染
而对CSCs的细胞表面标志物（高CD44 ，低CD24）进行图像分析后发现，CD24表达在所有细胞接种浓度下不变，CD44表达随着细胞数量的减少而增加，CD44high/CD24low在细胞中的表达与其干细胞潜能一致。对比只分析膜区域的荧光强度和全细胞区域分析的结果其表达趋势是相似的。
本文中介绍的工作概述了克隆形成集落的2D和3D分析的方法、算法和工作流程，可广泛适用于其他HCS仪器和成像分割软件。这些高内涵技术可用于研究促进CSC干性的复杂机制，但也可广泛用于其他药物的发现，以及评估小分子药物、生物制剂和放射治疗的治疗潜力。
高内涵系统的智能预扫功能允许灵活地执行初始低倍镜大范围扫描以定位感兴趣的克隆，并自动以更高的放大倍数仅对所需克隆的XYZ位置进行重新扫描。在大量样本中定位研究人员感兴趣的特殊对象大大减少了使用整个成像过程所需的时间。
参考文献
来源于：珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司
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