双室肿瘤—心肌微组织的药物形态评价
在相通双室中分别培养乳腺癌与心肌细胞系的胶原微组织，以荧光图像和自动轮廓测量比较多柔比星处理后的细胞尺寸及组织结构。
用途与模型
- 研究用途
- 在同一体外平台比较化疗药物对肿瘤与心肌微组织的形态影响。
- 模型与细胞来源
- SKBR3 乳腺癌和 AC16 心肌细胞系分别包埋胶原，两个微柱培养室由闭合毛细回路连接；另以 U87 胶质母细胞瘤微组织测试平台适用性。
- 方法版本
- 2025 年 SKBR3 与 AC16 双室胶原培养版本
- 实验形式
- Ostemer322 微流控器件由聚二甲基硅氧烷（PDMS）模具复制；胶原 2 mg/mL、细胞 2×10⁵ 个/mL，每室 500 μL，培养 3 或 7 天，并与 Transwell 单独及共同培养比较。
材料与平台
- 药物处理
- 多柔比星 10 μM 处理 48 小时；U87 另测试替莫唑胺 200 μM、48 小时。
- 组织与成像
- 各细胞系分别包埋胶原；丝状肌动蛋白（F-actin）和细胞核染色，另检测 SKBR3 的人表皮生长因子受体 2（HER2）、AC16 的 α-辅肌动蛋白（α-actinin）与 U87 的巢蛋白（Nestin）。每条件 3 个生物学样本，各 5 组荧光层叠图像。
- 轮廓测量
- 自动图像分析 Python 脚本（AIAPS）：灰度与 Otsu 阈值、腐蚀、欧氏距离和局部峰值标记、分水岭分割，再用最小包围圆计算二维轮廓直径。
测量指标与分析
- 细胞二维轮廓直径
- 细胞簇及网络形态
- 细胞系相关标志
- 微珠图像测量比较
按芯片或 Transwell、单独或共同培养及药物处理比较图像尺寸与形态；荧光微珠另与 ImageJ 测量比较。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 乳腺癌与心肌微组织测试 10 μM 多柔比星 48 小时；U87 另测试 200 μM 替莫唑胺 48 小时。
- 测试范围
- 组织成像每条件 3 个生物学样本，各 5 组层叠图像；微珠校准每组 3 个图像重复，各 5 张图像。
- 参照体系
- 芯片与 Transwell，单独与共同培养，药物处理与未处理；微珠测量与 ImageJ。
- 研究结果
- 芯片内 AC16 在多柔比星后直径显著减小，Transwell 变化未显著；SKBR3 各培养条件的尺寸变化显著，U87 芯片内两种药物处理均减小。
适用条件与研究局限
- 当前采用细胞系和有限药物浓度，量化终点为二维轮廓及形态。
- 二维投影对复杂形状的分割能力有限，当前没有心肌收缩或电生理终点。
- 微珠 AIAPS 与 ImageJ 测量均在厂家 1–10 μm 范围内，两者数值差别仍显著；低密度浓度在方法段为 3 个/μL，图 2 为 2500 个/mL。
来源与原文
- 3D Multi-Tissue microphysiological system for Anti-Cancer and cardiotoxicity drug screening with automated image analysis原始研究 · Discover Applied Sciences · 2025-07-31