細胞イメージングと解析 セルベースモデルアプリケーションのための定量的データの取得と分析
細胞イメージング: 取得と解析
無傷の細胞を映し出す位相差顕微鏡から、単一分子や細胞小器官の蛍光イメージングの方法まで、研究者は細胞をイメージングする方法にいくつかの選択肢を持っています。細胞解析は、細胞の完全性、毒性、生存率など、細胞の現在の状態を評価・測定するために行われ、その他様々な研究用途に使用されます。細胞分析に不可欠なのは、データ収集、分析、意味のある有用なフォーマットへのエクスポートです。
細胞分析ワークフロー
細胞の培養、プレーティング、維持のプロトコールは細胞モデルによって異なりますが、以下のステップは、ハイコンテントイメージングシステムと細胞解析ソフトウェアを用いて、上流の培地調製から下流の実験解析まで、細胞ベースイメージングアッセイの一般的なワークフローの概要を示しています。
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1.プレーティングセル
好みの実験器具に入れる(チャンバースライド、ディッシュ、マイクロプレート)
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2.セルを治療する
アッセイワークフローの一部であれば、目的の化合物によるセル処理を実施する。
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3.マーカー用ステイン
必要であれば、目的の蛍光色素(蛍光色素、蛍光タンパク質-ペプチド融合体など)でセルを標識する。
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4.セル画像の取得
プレートを細胞イメージングシステムにプレーティングし、生細胞イメージの取得を開始する。
- 5.セル画像の分析
生細胞イメージング解析ソフトウェアを使用して、生細胞画像の定量解析を実行する。
ハイコンテントイメージャーと
自動画像処理でスクリーニングを
加速します
このテクニカルウェビナーでは、ウイルス研究、神経突起伸長研究、オルガノイドモデルなどのハイコンテントスクリーニングアプリケーションに焦点を当てます。提供される情報は、現在細胞ベースアッセイや生細胞イメージングに取り組んでいる研究者や、現在のイメージングワークフローの自動化や拡大を検討している研究者に適用されます。
細胞イメージング法の種類
ハイコンテントでハイスループットのシステム、あるいはシンプルで使いやすいシステムなど、当社の細胞イメージングソリューションは、スクリーニングや研究ラボのニーズに合った画像取得と解析に対応します。
ここでは、細胞イメージングのいくつかの方法について簡単に説明します:
- 位相差顕微鏡で無傷のセルを確認
- 蛍光イメージャーは単一分子や細胞小器官を映し出すことができる。
- 明視野顕微鏡は、細胞全体を迅速に可視化するのに有用である。
- 共焦点顕微鏡は、高画質画像と細胞の3D再構成に適している。
- 共焦点顕微鏡とタイムラプス顕微鏡を組み合わせた4D生細胞イメージング
- 自動化された顕微鏡検査では、ソフトウェアとハードウェアの機能により、すべての視野でロバスト性の高いフォーカスを確保し、高度な画像解析ソフトウェアと組み合わせることで、再現性のある主観的な定量データを生成する。
細胞イメージングと解析を支援する製品・サービス
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ImageXpress Confocal HT.ai
ハイコンテントイメージングシステム7波長の高輝度レーザー光源と機械学習機能を備えた、
拡張可能でハイスループットなハイコンテントスクリーニングソリューション -
IN Carta
画像解析ソフトウェア複雑な生物学的画像やデータセットから、ロバストで定量的な結果を提供します。
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ImageXpress Pico
自動細胞イメージングシステム高品質な細胞画像の取得と解析を数分で行えるデジタル顕微鏡システム
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CloneSelect Imager
(CSI and CSI FL)蛍光および明視野での高速な画像取得とモノクローナリティレポートの作成機能を含む
インテリジェントな画像解析を実装するシステム -
ImageXpress Micro 4
ハイコンテント イメージングシステム設定可能なハイスループットのワイドフィールドイメージングソリューション
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ImageXpress Micro Confocal
ハイコンテントイメージングシステム1週間に100万ウェルを超えるイメージングが可能な、ユニークな共焦点イメージングソリューション
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SpectraMax MiniMax 300
イメージングサイトメーターSpectraMax® i3/i3xマルチモード検出プラットフォームのラボサイトでアップグレード可能な
イメージングオプションで細胞の生存率を観察
一般的な細胞ベースアッセイとアプリケーション
ここでは、3D細胞培養から幹細胞研究、さらには心筋細胞や毒性スクリーニングへの応用まで、細胞ベースアッセイのトピックをいくつか取り上げました。
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3D細胞モデル
3D細胞培養モデルは、構造、細胞組織、細胞-細胞間および細胞-マトリックス間の相互作用、生理学的により関連した拡散特性など、ヒト組織の側面を忠実に再現できるという利点があります。3D細胞アッセイの活用は、2D細胞培養と全動物モデルとのトランスレーショナルなギャップを超えて、研究やスクリーニング・キャンペーンに付加価値をもたらします。生体内環境の重要なパラメーターを再現することで、3Dモデルは、試験管内での幹細胞や発育中の組織の挙動についてユニークな洞察を提供することができます。
Organ-on-a-chip(臓器チップ) >
オルガノイド >
スフェロイド > -
COVID-19と感染症研究
ここでは、細胞株開発、結合親和性、ウイルス中和、ウイルス力価など、感染症研究における一般的なアプリケーションを取り上げ、ワクチン、治療薬、診断薬など、COVID-19に対する潜在的な治療法を開発するために、SARS-CoV-2ウイルスを理解することに重点を置きました。
COVID-19と感染症研究を見る > -
心筋細胞
心筋細胞に分化した幹細胞は、薬剤の潜在的な毒性作用を早期にスクリーニングするために使用され、その結果、心臓毒性により臨床試験で失敗する薬剤の開発投資を避けるのに役立ちます。
ポスター:ヒトiPSC由来心筋細胞における化合物誘発性催不整脈作用のマルチパラメトリック評価 >
ImageXpressハイコンテントスクリーニングシステムによる心毒性アッセイ >
幹細胞由来心筋細胞を用いたハイスループット心毒性アッセイ >
iPSC由来細胞モデルを用いた化合物試験のためのマルチプレックス自動イメージングアッセイ >
論文:器官型ヒトiPSC由来モデルを用いた環境化学物質のin vitro心毒性評価 > -
セルカウント
細胞計数は、多くの生物学的実験にとって基本的かつ重要です。薬剤化合物の毒性、細胞増殖、細胞分裂の阻害などのアッセイは、ウェル内の細胞数または細胞密度の評価に依存しています。
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セル遊走アッセイ
創傷治癒やがん細胞の転移など、様々な生理的活動のメカニズムを解明するために、細胞の移動や遊走をin vitroで測定することが多いです。細胞遊走アッセイは、生細胞タイムラプスイメージングを用いて、制御された環境で実施することができます。
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セルペイント
セルペインティングは、細胞学的プロファイリングに用いられるハイコンテント、マルチプレックスイメージベースアッセイです。セルペインティングアッセイでは、最大6種類の蛍光色素を用いて、核、小胞体、ミトコンドリア、細胞骨格、ゴルジ装置、RNAなど、細胞のさまざまな構成要素を標識します。目標は、細胞全体の代表的なイメージを捉えるために、細胞のできるだけ多くを「塗る」ことです。
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創薬と医薬品開発
1つの医薬品がゴールラインに到達するごとに、別の9つの医薬品が成功しません。この憂慮すべき失敗率は、複雑なヒトの生物学を忠実に模倣していない2次元細胞培養に依存していることに起因しています。
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生細胞イメージング
生細胞イメージングとは、顕微鏡を使って生きた細胞の構造と機能を研究することです。リアルタイムでダイナミックな細胞プロセスの可視化と定量化を可能にします。
生細胞イメージングには、長時間のカイネティックアッセイから生細胞の蛍光標識まで、幅広い生物学の画像が含まれます。
アプリケーションノートで紹介されている方法を用いて、細胞プロセスがどのように分析されているかをご覧ください。
細胞増殖と細胞周期をリアルタイムでモニタリング >
ライブセルアッセイを用いた細胞周期阻害剤の評価 >
生細胞カイネティックイメージングでアポトーシスの複数の段階をモニターする > -
神経突起伸長 /
神経突起トレーシング神経細胞は、突起と呼ばれる細胞体の延長によって結合を作り出します。この生物学的現象は神経突起伸長と呼ばれます。神経突起伸長を駆動するシグナル伝達機構を理解することは、神経毒性反応、化合物スクリーニング、神経再生に影響を及ぼす因子の解釈において貴重な洞察をもたらします。ImageXpress®マイクロシステムをMetaXpress画像解析ソフトウェアと組み合わせることで、スライドまたはマイクロプレートベースの細胞アッセイにおいて、神経突起伸長のイメージングと解析を自動化することができます。
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がん研究
がん研究者は、がん細胞とその環境との間の複雑で、しばしば十分に理解されていない相互作用をより簡単に研究し、治療介入のポイントを特定することができるツールを必要としています。多くの場合、スフェロイド、オルガノイド、腫瘍や臓器のin vivo環境をシミュレートするOrgan-on-a-chipシステムなど、生物学的に関連性の高い3D細胞モデルを用いて、がん研究を促進するインストゥルメンテーションやソフトウェアについてご紹介します。
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オルガノイド
イノベーションセンターモレキュラー・デバイスの新しいオルガノイドイノベーションセンターは、最先端のテクノロジーと新しい3Dバイオロジー手法を組み合わせ、複雑な3Dバイオロジーのスケールアップにおける重要な課題に取り組んでいます。
この共同スペースでは、顧客や研究者が研究室に入り、社内の科学者の指導を受けながら、オルガノイド培養とスクリーニングの自動ワークフローをテストすることができます。
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幹細胞研究
多能性幹細胞は、発生生物学の研究に使用したり、臓器特異性細胞のソースとして分化させ、スライド上やマルチウェルプレート上でライブまたは固定細胞ベースアッセイに使用することができます。ImageXpressシステムは、幹細胞分化の追跡から品質管理、特異的細胞種の機能測定まで、幹細胞研究者のワークフローのあらゆる部分で有用です。
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毒性スクリーニング
生物製剤の研究やスクリーニングにおいて、実際の組織の複雑さを再現するために、オルガノイドモデルの人気が高まっています。生体内のヒト肺をモデル化するために、我々は初代ヒト肺上皮細胞を、気道の形態的・機能的特徴を再現した3次元構造の形成を促進する条件下で培養しました。
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