肿瘤球状体预选、光片成像与单细胞组成质量检查
用二维预选及三维单细胞分析检查球状体的大小、形状、组成与成像一致性。
用途与模型
- 研究用途
- 为三维肿瘤药筛提供模型与检测流程的质量评价；验证范围为成像和样本分析。
- 模型与细胞来源
- HeLa Kyoto 单培养及 HeLa Kyoto/MRC-5 人源共培养球状体；T-47D 人乳腺癌球状体用于成像比较。
- 方法版本
- 2025 年 SpheroidPicker/FEP 成像孔板/BIAS 三维分析版本
- 实验形式
- 二维形态预选与样本转移后，在氟化乙烯丙烯共聚物（fluorinated ethylene propylene，FEP）薄膜孔板上进行光片荧光显微成像（light-sheet fluorescence microscopy，LSFM），再用 Biology Image Analysis Software（BIAS）分析单细胞。
材料与平台
- 模型与组成
- 主要单培养与共培养模型在 48 小时固定；共培养 HeLa Kyoto:MRC-5 起始接种比例为 1:4。
- 成像与分析
- SpheroidPicker、FEP 薄膜定点孔板、光片成像与 BIAS 图像分析；同时检查大小和形状，三维图像用于细胞分割和分类。
测量指标与分析
- 二维大小与形状
- 三维体积、形状及细胞数
- 细胞类别比例与局部空间关系
- 图像强度方差
- 准备、校准和成像耗时
区分操作人员、重复实验、球状体和分割对象层级；评价二维/三维指标与实际细胞组成是否一致。细胞分类器以两类各 750 个标注对象训练，10 折交叉验证平均准确率为 98.59%，该性能限于标注数据内的交叉验证。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 多操作人员重复制备、物镜比较、孔板与传统成像比较及单细胞组成分析。
- 测试范围
- 3 名操作人员各 3 次实验，二维共 223 单培养/203 共培养；三维 110/114；成像质量每组 5，时间比较每组 10。
- 参照体系
- 单培养/共培养、不同倍率、孔板/毛细管包埋、二维/三维。
- 研究结果
- 图像质量无显著差异，孔板 10 样本总耗时 48 ± 7 分钟、传统方式 102 ± 9 分钟。114 共培养中 72 为 MRC-5 多数、28 为 HeLa Kyoto 多数、14 相等，实际组成与统一起始比例不同。
适用条件与研究局限
- 没有治疗药物效力、患者药敏或临床预测验证。
- 二维相似不能保证三维结构/细胞组成一致。
- 主要固定模型为单时间点，细胞/基质复杂度有限。
来源与原文
- HCS-3DX, a next-generation AI-driven automated 3D-oid high-content screening system原始研究 · Nature Communications · 2025-10-07