推进3D培养成像 释放显微镜能力

近年来，随着包括类器官和细胞球在内的三维（3D）培 养体系的出现，生命科学研究领域取得了显著进步。 这种三维模型系统的潜在应用领域非常广泛。由于其强 更贴近生理特性，研究人员可以更好地研究，如 发育、 稳态、再生和疾病等生理过程。三维模型有助于耐药机 制的研究及潜在的治疗方法的筛选，并可以提供更精确 和预测性的化合物毒性评估。使用这些模型系统还可以 减少对动物模型的需求。 随着科学家们对细胞球复杂性的深入研究，他们获得了 有助于推动再生医学进步的见解，以及我们对复杂疾病 的理解。这些模型体系所能提供的可转见解尤其有利于 癌症、神经退行性疾病和免疫疾病的研究。与传统的二维培养物相比，三维培养物具有独特的成像 挑战，这会影响所获图像的质量和解读。造成这些挑战 的因素有很多，包括成像涉及的体积较大、焦外模糊信 号的影响、在长时程成像实验中需要维持细胞活力、需 要防止对样本精细结构造成物理损伤，以及需要精准的 图像进行数据分析。下文将进一步解释这些挑战。为什么类器官和细胞球如此重要？ 类器官由各类器官特异性细胞组成，可以复制实际器官 的空间组织和某些功能。 它们为疾病发生和进展、组织再生和器官间相互作用相 关的复杂问题的研究，提供了一个高度与生理学相关的 平台。 三维培养系统的范围不仅限于类器官，还包括其他典型 的模型，如细胞球和类器官芯片。特别是细胞球作为药 物发现的预测模型，已经受到了广泛的关注。这些细胞 球在培养环境中自我组装，成功模拟了原生组织的结构 和功能。在传统的二维（2D）培养中，细胞以单层形式 生长在平面上。相比之下，细胞球创造了一个更真实的 微环境，有利于复杂的细胞间相互作用、复杂细胞连接 的形成，以及类似于生物体内营养和氧气梯度的建立。