Stammzellforschung
Automatisieren Sie die Arbeitsabläufe für das Imaging und die Analyse von komplexen Stammzell-Assays und aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) generierten 3D-Zellmodellen
Stammzellforschung
Stammzellen bieten Forschern neue Möglichkeiten der Erforschung von Zielmolekülen und Signalwegen, die für Erkrankungsprozesse relevanter sind. Sie bieten ein realistischeres Modell zur Identifizierung und Bestätigung neuer Wirkstoff-Ziele und generieren Daten in der Pharmakologie und Toxikologie frühzeitiger und mit einer höheren Umsetzbarkeit im klinischen Bereich. Darüber hinaus ebnet die Anwendung von Stammzellen in der Wirkstoffentwicklung einen neuen Weg zur personalisierten Medizin und reduziert gleichzeitig Tierversuche, die sie möglicherweise irgendwann ganz ersetzen wird.
Induzierte, aus pluripotenten Stammzellen (iPSC) gewonnene Zellen ermöglichen Forschern die Untersuchung primärer Zellen ohne die Einschränkungen, die herkömmlich mit der Beschaffung solcher Zellen einhergingen.
Vorteile der Stammzellforschung
Die Biopharma-Industrie passt aufgrund der höheren biologischen Relevanz und dem größeren Wert der Informationen weiterhin zusätzliche zellbasierte Assays für das primäre und sekundäre Screening an. Einen Teil dieser Weiterentwicklung macht das Bestreben aus, von immortalisierten stabilen Zelllinien auf primäre Zellen und Stammzellen umzusteigen. Stammzellen bieten die Vorteile, dass sie im Vergleich zu Zelllinien eine bessere klinische Relevanz liefern, in größeren Mengen verfügbar sind und eine höhere Assay-Reproduzierbarkeit zeigen als primäre Zellen. Daher besteht ein großes Interesse daran, automatisierte Stammzell-Assays als Screening-Werkzeuge in den frühen Phasen der Wirkstoffentwicklung zu nutzen und mögliche toxische Wirkungen von neuen Verbindungen zu beurteilen.
Die Arbeitsabläufe von Assays, die mit Stammzellen arbeiten, sind denen anderer zellbasierter Assays ähnlich, es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede. Oftmals schließen Stammzell-Assays eine Differenzierung mit ein, da notwendigerweise mit undifferenzierten Zellen angefangen werden muss oder weil der Assay der Erforschung des Differenzierungsprozesses dient. Oft ist die Überwachung der Zelltypen und der Zellzahl wichtig, wenn mehr als eine Zelllinie vorliegt oder wenn sowohl reife als auch undifferenzierte Zellen vorliegen. Entsprechend werden an die Datenanalyse und die Visualisierung komplexere Anforderungen gestellt, da mehrere verschiedene Messungen mehrerer verschiedener Zelltypen erforderlich sind.
Stammzell-Imaging – Techniken und Werkzeuge für das High-Content-Screening
Die Biologie von Geweben und die Interaktionen von Zellen werden durch komplexe Assays und aus iPSC generierten 3D-Zellmodellen besser repräsentiert. Diese sind daher für viele Toxizitäts- und Wirkstoff-Screening-Assays relevanter. Daher stellt die Entwicklung von quantitativen Assays mit höherem Durchsatz, die 3D-Kulturen nutzen, ein aktives Forschungsfeld dar. Die komplizierten Arbeitsabläufe der 3D-Bildaufnahme und -analyse erschweren die Anpassung des Größenmaßstabs dieser Assays für das Screening.
Die ImageXpress® Micro High-Content Imaging Systeme und MetaXpress® 3D Analysis Module ermöglichen uns die Durchführung eines einfacheren Arbeitsablauf zur Quantifizierung und Visualisierung von 3D-Strukturen.
Lebertoxizitäts-Assays mithilfe von 3D-Späroiden aus Leber-Mikrogewebe, die aus iCell-Hepatozyten generiert wurden.
(A) Die iCell-Hepatozyten wurden für sieben Tage in einem 2D-Format herangezogen, bevor sie zur Erzeugung von 3D-Kulturen verwendet wurden. Anschließend an die Bildung der Sphäroide wurden die Leber-Mikrogewebe für 72 Stunden mit Verbindungen behandelt und dann für zwei Stunden gefärbt und abgebildet. Die Erfassung von Z-Ebenen erfolgte mit dem ImageXpress® Micro Confocal System.
(B) Die erfassten Bilder der Z-Ebenen wurden eingesetzt, um Sätze aus 2D- und 3D-Bildsegmentierungen zu erzeugen. Diese wurden analysiert, um wichtige phänotypische Eigenschaften der 3D-Kulturen zu quantifizieren.
Stammzell-Anwendungen und die Werkzeuge, mit denen Sie Ihre Daten zu einzigartigen biologischen Erkenntnissen verwandeln
Arbeitsabläufe mit Stammzellen erfordern eine Vielzahl komplexer Assayarten zur Überwachung aller Phasen, vom anfänglichen Heranziehen und der Expansion bis hin zur Differenzierung, Qualitätskontrolle und letztendlich prädiktiver Assays für die therapeutische Forschung und Wirkstoffforschung. Unsere Hardwaresuite und Softwarelösungen ermöglichen die automatisierte Analyse von Stammzellen in vielen der Schritte des Arbeitsablaufs. Um die weitere Straffung und Automatisierung von Arbeitsabläufen für Stammzell-Assays zu unterstützen, entwickeln wir weiterhin laufend neue Techniken.