
悬浮微腔阵列培养胃肠道类器官
瑞士洛桑联邦理工学院(École polytechnique fédérale de Lausanne,EPFL)等团队,将干细胞聚集、悬浮培养和逐个微组织分析整合为自动化流程。聚合物水凝胶内的微腔容纳类器官,支持同时培养并追踪大量胃肠道微组织。
研究通过微腔中的悬浮培养,省去将类器官包埋在固体细胞外基质中的步骤,并在小鼠和人胃肠道类器官中观察到较低的培养异质性。抗癌药候选筛选采用患者来源结直肠癌类器官;补充资料另展示了 HCT116 细胞系球体。
图像流程分别定位微组织与活死细胞
团队用钙黄绿素 AM(Calcein-AM)与乙锭二聚体-1(ethidium homodimer-1,EthD-1)的绿色和红色图像,分别分析活细胞与死细胞相关信号。CellProfiler 先校正照明、检查图像质量,再分割微腔和类器官或球体。
分割错误或染色伪影按大小、形状和强度标准过滤。之后,活死细胞对象分别对应到所属微组织,提取大小、形状、强度和颗粒度等特征。分析由此保留单个微组织及其细胞层面的信息。
用对照选择特征并设置筛选阈值
KNIME 与 R 流程清除错误和缺失值,并按条件、重复或图像整理资料。负对照为二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO),阳性对照为藤黄酸(gambogic acid)。团队计算单个特征及多变量 Z’ 指标,筛去不适合后续分析的特征。
活性筛选用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)把多个参数投影为一个评分,同时保留对照类别的分离。板内标准化后,评分超过负对照均值加 3 倍标准差的处理才进入命中列表,再汇总重复测量。
多参数投影展示药物相关表型
另一条分析路径采用主成分分析(principal component analysis,PCA),将特征压缩至 3 个维度,并按曼哈顿距离进行层次聚类。afuresertib 的浓度示例分别展示形态、活细胞与死细胞相关维度,DMSO 和藤黄酸用于确定比较范围。
随着 afuresertib 浓度增加,多参数图中的位置形成一条表型变化轨迹。形态、活细胞与死细胞相关特征分开展示,使同一药物的浓度反应可以从多个检测角度进行比较。