神经肿瘤学概述

神经肿瘤学涉及神经系统癌症,包括大脑和脊髓。大脑肿瘤往往具有侵袭性,且危及生命,因此其治疗极具挑战。治疗脑肿瘤面临的挑战包括:肿瘤位置(限制有效治疗的获益)、细胞异质性高、神经细胞再生能力有限、治疗耐药性,以及与治疗相关的脱靶神经毒性。

得益于强大的体外转译模型,神经肿瘤学研究可以更好地了解脑肿瘤进展,开发新的治疗干预措施。活细胞分析使用 2D 和 3D 模型,可长期监测脑肿瘤细胞的健康和形态。

关键优势

在 2D 成神经细胞瘤模型中可视化和量化细胞健康

图 1. 在 SH-SY5Y 成神经细胞瘤细胞模型中,mTOR 抑制剂 PP242 可影响细胞健康。将 SH-SY5Y 胶质母细胞瘤细胞接种到 96 孔板中(5,000 个细胞/孔),在含 Incucyte® Annexin V NIR (0.5%; artorius) 的培养基中培养 3 天后,用 mTOR 抑制剂 PP242 (50-0.21 μM) 处理。使用 Incucyte®实时活细胞分析系统实时获取相位和荧光图像。典型图片显示了用 PP242 (16.7 µM) 和溶剂分别处理 72 小时后的比较结果。时间进程和药物反应曲线显示,细胞汇合度呈浓度依赖性下降,细胞死亡相应增加 (pIC50 4.8)。数据表示为平均值 ± SEM(3 次重复测定)。

建立相关的大脑成神经细胞瘤和成胶质细胞瘤肿瘤实体模型

图 2. 实体脑肿瘤 3D 肿瘤球生长速度和面积的形态学差异。将成神经细胞瘤 (SH-SY5Y) 和成胶质细胞瘤 (U87-MG) 细胞分别接种到 96 孔圆底孔板中(5,000 细胞/孔),然后等待细胞形成单肿瘤球(3 天)。在 Incucyte®中监检测肿瘤球的形成和生长 10 天。图 (A) 中显示了肿瘤球形成 7 天后的代表性的明场图像和分割 mask(蓝色轮廓)。图 (B) 中显示了肿瘤球形成后的时间进程曲线图,表明两种细胞肿瘤球的生长速度和面积有所不同,SH-SY5Y 的面积略大于 U87,面积分别为 6.6 × 105 µm² 和 5.0 × 105 µm²。图 (C) 中显示了量化后的单球体偏心率,结果表明:U87 肿瘤球一经形成,即呈现圆球状、紧凑且保持低偏心率(第 1 天为 0.33,第 7 天为 0.31),而 SH-SY5Y 肿瘤球偏心率较高(第 1 天为 0.55,第 7 天为 0.78),随着时间的推移,细胞增殖,肿瘤球的密实程度有所下降。数据表示为平均值 ± SEM(12 次重复测定)。

单肿瘤球 U87-MG 成胶质细胞瘤验证

图 3. 人源成胶质细胞瘤 U87 单球模型的验证和稳定性。(A) 将稳定表达 Incucyte® Nuclight-Orange 的 U87-MG 细胞以不同的密度(1,000-7,500 细胞/孔)接种到 96 孔板中,并在 Incucyte® 中监测其形成情况 3 天。(B) 使用橙色荧光数值观察到接种的高度稳定性和球体区域的密度依赖性差异。数据表示为平均值 ± SEM,并显示 CV% 值。(C) 细胞接种并形成单球体后的明场和橙色荧光图像(7,500 细胞/孔,3 天),并使用橙色分割 mask(红色轮廓)。

研究成胶质细胞瘤的药理作用

图 4.化疗化合物在细胞抑制和细胞毒性作用方面的差异。将成胶质细胞瘤 (U87-MG) 细胞接种到 96 孔圆底孔板(5,000 细胞/孔)中,等待细胞形成肿瘤球(3 天),在 Incucyte® 中监测 10 天。(A) 肿瘤球形成后,在Incucyte® Annexin V NIR  存在的情况下,使用 DNA 抑制剂 Cisplatin (0.82 - 200 μM) 或双重 mTOR 抑制剂 PP242 (0.21 - 50 μM) 处理细胞。(B) 时间进程曲线显示了在明场区域中,肿瘤球在 Cisplatin (200 µM) 和 PP242 (50 µM) 的最高浓度下,相较溶剂空白组的变化。(C) 时间进程数据和药物反应曲线表明,PP242 具有很强的细胞抑制作用,但只有在较高浓度下才会发生细胞凋亡,而 Cisplatin 则表现出较高的细胞毒性。数据表示为平均值 ± SEM。


从 96 孔分析中深入了解癌细胞的侵袭能力……

图 5. 高通量研究化合物对成胶质细胞瘤肿瘤球侵袭的影响。将 U87-MG 细胞接种到  96 孔圆底板中(2,500 细胞/孔),等待其形成肿瘤球(3 天)。然后用一系列稀释的抗转移化合物处理肿瘤球,并将其埋入 Matrigel (4.5 mg/mL) 以诱导侵袭(长达 10 天)。(A) Incucyte®微孔板图中显示了3天处理后对肿瘤球侵袭的结果(整个肿瘤球区域;黄色轮廓 mask)。(B) 细胞松弛素 D (2.34 nM - 300 nM) 和 PP242 (0.01 μM - 30 μM) 对 U87-MG 肿瘤球侵袭的抑制呈浓度依赖性,而 Blebbistatin (0.01 μ M - 30 μ M) 对 U87-MG 肿瘤球侵袭的抑制作用不大。


各类型成胶质细胞瘤侵袭性和化合物作用的比较

图 6.细胞类型特异性侵袭能力和药理学。明场视频和侵袭细胞区域的时间进程数据(蓝色轮廓)显示,成胶质细胞瘤的不同细胞类型 U87-MG 和 A172 的侵袭能力不同(168 小时侵袭的细胞面积分别为约 8.5 × 105 μM2 和约 2 × 105 μM2)。随着时间的推移,U87-MG 细胞表现出更大的侵袭潜力,对抗转移化合物处理表现出更强的耐药性。PP242 对 A172 肿瘤球侵袭 (30 μM) 有较强的抑制作用,但对 U87-MG 肿瘤球仅具有部分抑制作用(在 30 µM 时约为 60%)。

订购信息

产品

数量

产品目录号

Incucyte®肿瘤球分析软件模块

1

9600-0019

Incucyte® Nuclight 绿色慢病毒 (EF1α, puro)

1

4624

Incucyte® Nuclight 橙色慢病毒 (EF1α, puro)

1

4771

Incucyte® Nuclight 红色慢病毒 (EF1α, puro)

1

4625

Incucyte® Nuclight NIR 慢病毒 (EF1α, puro)

1

4805

Incucyte®Cytolight 绿色慢病毒 (EF1α, puro)

1

4881

Incucyte® Cytolight 红色慢病毒 (EF-1α, puro)

1

4882

Incucyte® Annexin V 绿色染料

1

4642

Incucyte® Annexin V 橙色染料

4756

Incucyte®Annexin V 红色染料

1

4641

Incucyte®  Annexin V NIR染料

1

4768

Incucyte® Cytotox绿色染料

1

4633

Incucyte® Cytotox红色染料

1

4632

Incucyte® Caspase-3/7 绿色染料

1

4440

Incucyte® Caspase-3/7红色染料

1

4704


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资源

应用指南

肿瘤球明场分析应用

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单个 3D 肿瘤球实时活细胞实验的验证和药理学作用

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