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Das Gustave Roussy Cancer Center nutzt die ImageXpress Widefield Systeme, um die Mechanismen des Zellstresses und Zelltods in der Krebsbehandlung zu beurteilen

„Wir haben den Markt gründlich abgesucht und die meisten der erhältlichen Systeme getestet.

Kroemer Labor, Zellbiologie-Plattform, Gustave Roussy Cancer Center, Paris, Frankreich

Forschungsleiter: Guido Kroemer

Teamleiter: Oliver Kepp

Fakultätsmitglieder: Allan Sauvat, Marion Leduc

ImageXpress Micro XLS Widefield High-Content Imaging System

MetaXpress Software zur High-Content-Bilderfassung und -analyse

Die Herausforderung

Das Kroemer-Labor ist an den molekularen Mechanismen des zellulären Stress und Zelltods interessiert. Die Art des zellulären Stress und des Zelltods, die durch die Behandlung von Krebs ausgelöst werden, haben tiefgreifende therapeutische Auswirkungen. Es wurde eine systematische Suche zur Identifizierung der molekularen Schalter ins Leben gerufen, die „entscheiden“, welches spezielle Zellstress- oder Zelltod-Unterprogramm bevorzugt ausgeführt wird. Zusätzlich werden die Prozesse des Zelltods in Krebs und deren Auswirkungen auf das Immunsystem in einer systematischen Art und Weise analysiert, um Strategien zu entwickeln, die die Chancen auf einen Behandlungserfolg erhöhen.

Die Zellbiologie-Plattform (rechts abgebildet) im Kroemer-Labor ist die Schaltstelle für Screening-Ansätze. Damit wird nämlich eine automatisierte Durchführung von zellbiologischen Arbeitsabläufen gewährleistet, die das phenotypische Screening von großangelegten Verbindungs- und siRNA-Bibliotheken ermöglicht. Sie nutzen eine Batterie von fluoreszenten Biosensor-Zellen, um alle Arten von zellulärem Stress und Tod zu untersuchen.

Um diese Spitzenforschung zu ermöglichen, benötigte die Gruppe ein High-Content-Analysesystem, das sie komplett in eine automatisierte Plattform integrieren konnte, die auch das Verwalten von Verbindungen und automatisierte Zellkultur bietet.

Details Gustave Roussy Cancer

Die Lösung

Die Gruppe suchte den Markt sorgfältig ab und testete die meisten der erhältlichen Systeme, bevor sie sich für das ImageXpress® Micro XLS Widefield High-Content Analysis System entschied. Derzeit haben sie innerhalb der Gruppe fünf ImageXpress Systeme, von denen zwei permanent in ihre automatisierte Plattform intergiert sind, eine, die je nach Bedarf in die Plattform eingefügt oder wieder entfernt werden kann, und zwei Stand-Alone-Systeme, die mit Kontrollen für die Umgebungsbedingungen ausgestattet sind. Letztere ermöglichen das Validieren der mit der Screening-Plattform in Lebendzellen-Assays und mit mikrofluidischen Geräten erzeugten Ergebnisse.

Die Konfiguration, für die sie sich entschieden haben, ermöglicht ihnen die Verwendung von Multi-Bandpassfiltern in Kombination mit leistungsstarken LED-Lichtmaschinerien, was die Bilderfassung durch das Minimieren mechanischer Bewegungen extrem schnell macht.

Kepp berichtete über die Plattform: „Die Integration der ImageXpress Systeme hat uns erlaubt, eine Lösung zu erstellen, die Schnelligkeit – aufgrund der zwei identisch konstruierten Maschinen, die parallel auf der Plattform laufen – und Zuverlässigkeit – durch die entstandene Redundanz – bietet.“

Für die Datenerfassung und -analyse verwendet das Team die MetaXpress® High-Content Bilderfassungs- und Analysesoftware in Kombination mit den kundenspezifisch maßgeschneiderten Algorithmen.

Die Ergebnisse

Das einzigartige Design der Plattform der Gruppe ermöglicht einen außerordentlich flexiblen Assay-Aufbau und das Multiplexing. Es integriert dabei automatisierte Zellkultur und Verwaltung von Verbindungen mithilfe von drei vollautomatisierten High-Content-Analysesystemen über einen industriellen Roboter.

„Wir empfinden das ImageXpress System und die MetaXpress Software als zuverlässig und einfach zu bedienen. Wir programmierten alle notwendigen Werkzeuge für die Datenbankauswertung in R, indem wir die SQL-Datenbank nutzten, in der MetaXpress Informationen speichert. Dieser Ansatz ermöglicht uns, innerhalb kürzester Zeit aus einer Abbildung ein Säulendiagramm zu erstellen, was uns mit unserem alten Imaging-System nicht möglich war“, sagte Kepp.

Der Durchsatz bei einem Screen des gesamten Genoms beträgt 67 x 384 Platten und die Plattform führt einen Screen des gesamten Genoms in einer Woche durch. Außer dem Screening von siRNA wird die Automatisierung hauptsächlich zum Screening von Bibliotheken von Verbindungen nach verschiedenen Parametern (Konzentration, Zeit, Kombinationen) angewendet.

Ein Beispiel für die Art von Forschung, die diese Technologie ermöglicht, ist, dass die Gruppe vor Kurzem zeigen konnte, dass Transfette die durch gesättigte Fettsäuren ausgelöste Autophagie inhibieren (Abbildung).

 

„Das ImageXpress System und die MetaXpress Software sind zuverlässig und einfach zu bedienen.“

Cells

Quellenangaben

Jüngste Veröffentlichungen

1) Sauvat A., et al. (2018). Trans-Fats Inhibit Autophagy Induced by Saturated Fatty Acids. EBioMedicine. pii: S2352-3964 (18) 30115–4. [Epub ahead of print].

2) Bezu L., et al. (2018). eIF2α phosphorylation is pathognomonic for immunogenic cell death. Cell Death & Differentiation. [Epub ahead of print].

3) Liu P., et al. (2017). Identification of pharmacological agents that induce HMGB1 release. Scientific Reports, 7 (1): 14915.

4) Sauvat A., et al. (2017). Automated Analysis of Fluorescence Colocalization: Application to Mitophagy. Methods in Enzymology, 588: 219–230.

5) Zhou H., et al. (2016). The oncolytic compound LTX-401 targets the Golgi apparatus. Cell Death & Differentiation, 23 (12): 2031-2041.

 

Weitere Informationen über die Forschungsarbeit der Gruppe