date:2022-03-21 17:17:51
實體瘤被包圍并與由細(xì)胞外基質(zhì)、成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞、淋巴和血管內(nèi)皮細(xì)胞以及其他基質(zhì)細(xì)胞組成的腫瘤微環(huán)境（TME）相互作用。與經(jīng)典的以腫瘤細(xì)胞為導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究相比，近幾十年來，TME 越來越受到關(guān)注，為治療方法開辟了新的前景（Balkwill et al., 2012）。
由于腫瘤過度生長以及血管連接和氧氣供應(yīng)不足，缺氧在癌細(xì)胞和 TME 中很常見。它可以以多種方式影響癌癥生物學(xué)，促進(jìn)血管生成，并與癌癥進(jìn)展和預(yù)后不良相關(guān)。因此，在處理癌細(xì)胞或基質(zhì)細(xì)胞時，研究人員應(yīng)考慮在缺氧條件下工作，因為它更準(zhǔn)確地反映了腫瘤中的生理氧水平。使用ibidi Stage Top 培養(yǎng)箱，可以在活細(xì)胞成像實驗期間在每個倒置標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡上模擬低氧條件。
許多免疫細(xì)胞類型，例如 T 細(xì)胞和骨髓細(xì)胞（例如，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，TAM），是 TME 的一部分，并且已經(jīng)對其治療適用性進(jìn)行了深入研究。根據(jù)細(xì)胞亞型，它們可以具有促腫瘤或抗腫瘤活性，并與預(yù)后良好或不良有關(guān)。特別是 T 細(xì)胞具有以患者特異性方法破壞腫瘤細(xì)胞的潛力：具有工程嵌合抗原受體 (CAR T 細(xì)胞) 的 T 細(xì)胞已被開發(fā)用于過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)移治療，并在治療 B細(xì)胞淋巴瘤。
在一個健康的系統(tǒng)中，免疫檢查點(diǎn)會限制免疫反應(yīng)以防止附帶組織損傷。然而，在致瘤環(huán)境中，癌細(xì)胞可以控制這些檢查點(diǎn)來抑制免疫系統(tǒng)對自身的破壞。通過過阻斷免疫檢查點(diǎn)（例如，通過抗 CTLA-4、抗 PD-1 或抗 PD-L1）對特定癌癥類型（例如黑色素瘤）的免疫療法的臨床批準(zhǔn)創(chuàng)造了一種全新的腫瘤治療方法，這改善了成千上萬患者的預(yù)后。然而，并非所有人都從免疫療法中受益，有些人對治療沒有反應(yīng)，而另一些人則獲得了抵抗力。這些案例表明，仍需要更多的基礎(chǔ)研究來評估更針對患者的治療策略（Topalian et al., 2015; Waldman et al., 2020）。
有多種體外方法可用于破譯腫瘤細(xì)胞與其微環(huán)境之間的通訊和相互作用機(jī)制：過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)CAR-T 細(xì)胞殺傷試驗、癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞（或其他基質(zhì)細(xì)胞）的共培養(yǎng)，以及滾動和粘附試驗移，只是為了僅舉幾例，幫助世界各地的研究人員了解這一重要的癌癥研究領(lǐng)域。
該圖像顯示了使用懸滴技術(shù)的生殖細(xì)胞腫瘤細(xì)胞（綠色，GFP）和免疫細(xì)胞（淋巴細(xì)胞，紅色，mCherry）的三維生長。細(xì)胞核以藍(lán)色 (DAPI) 顯示。在 3D 培養(yǎng)中，不同細(xì)胞類型之間會形成密切的相互作用。將液滴轉(zhuǎn)移到ibidi μ-Plate 96 Well中。使用具有 10 倍物鏡的 Zeiss LSM 710 共聚焦顯微鏡獲取圖像。數(shù)據(jù)由德國杜塞爾多夫大學(xué)醫(yī)院泌尿外科轉(zhuǎn)化泌尿腫瘤科 Gillian Ludwig、Daniel Nettersheim 提供。
Balkwill, F. R., Capasso, M., & Hagemann, T. (2012). The tumor microenvironment at a glance. Journal of Cell Science. 10.1242/JCS.116392
Topalian, S. L., Drake, C. G., & Pardoll, D. M. (2015). Immune checkpoint blockade: a common denominator approach to cancer therapy. Cancer Cell. 10.1016/J.CCELL.2015.03.001
Waldman, A. D., Fritz, J. M., & Lenardo, M. J. (2020). A guide to cancer immunotherapy: from T cell basic science to clinical practice. Nature Reviews Immunology. 10.1038/s41577-020-0306-5
實驗示例：CAR-T 細(xì)胞殺傷試驗的自動分析
CAR-T細(xì)胞代表了一種有前途的新癌癥治療工具。活細(xì)胞成像允許以單細(xì)胞分辨率實時分析 T 細(xì)胞/癌細(xì)胞相互作用。然而，融合細(xì)胞層的分析非常耗時，因此在高通量篩選中是不可能的。為了促進(jìn)活細(xì)胞成像裝置中 T 細(xì)胞效力的高通量無標(biāo)記分析，我們使用 ibidi 微圖案技術(shù)生成了均勻分布的癌細(xì)胞陣列。通過結(jié)合光學(xué)分析和先進(jìn)的圖像處理，可以在不使用任何標(biāo)記的情況下評估單個細(xì)胞水平上隨時間推移的細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞活性。
2D環(huán)境中的單個細(xì)胞模式（查看圖片）
使用 RCC-26 腎腫瘤細(xì)胞和 JB4 T 細(xì)胞在單細(xì)胞模式上進(jìn)行的 CAR-T 細(xì)胞殺傷試驗的延時顯微鏡檢查。MetaVi Labs 使用 FastTrack AI 分析數(shù)據(jù)。
3D 膠原蛋白基質(zhì)中的多細(xì)胞聚集（查看圖片）
固定在多細(xì)胞板上的 RCC-26 腎癌細(xì)胞。應(yīng)用在 I 型膠原蛋白基質(zhì)（ I 型膠原蛋白，大鼠尾）中的效應(yīng) T 細(xì)胞誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡小體形成。
ibidi免疫腫瘤學(xué)和腫瘤微環(huán)境分析解決方案
ibidi µ-Slides 和 µ-Dishes包括不同的幾何形狀，它們結(jié)合了使用癌細(xì)胞、免疫細(xì)胞或其他基質(zhì)細(xì)胞類型的功能性細(xì)胞分析的最佳條件。它們是免疫熒光、活細(xì)胞成像和高分辨率顯微鏡的理想選擇。ibidi 實驗室器具可與ibidi 聚合物蓋玻片和ibidi 玻璃蓋玻片一起使用。對于高通量實驗，我們提供ibidi µ-Plates，可提供 24 孔或 96 孔
ibidi Stage Top 培養(yǎng)箱為每個標(biāo)準(zhǔn)倒置顯微鏡上的活細(xì)胞成像提供生理條件。它們包括CO 2和O 2控制（例如，用于缺氧實驗）以及主動控制的濕度。它們可用于單個載玻片和培養(yǎng)皿以及多孔板。
µ-Slides with Single-Cell µ-Pattern是即用型微圖案載玻片，具有適合單細(xì)胞分析的理想間距。具有µ-Slides With Multi-Cell µ-Pattern 可實現(xiàn)空間定義的細(xì)胞粘附，以生成球體和類器官。這兩種解決方案都針對長期培養(yǎng)和高分辨率成像進(jìn)行了優(yōu)化，可用于多種癌細(xì)胞/免疫細(xì)胞相互作用研究（例如，CAR-T 細(xì)胞活性測定）等等。
ibidi泵系統(tǒng)非常適合在具有確定的剪切應(yīng)力值的流動條件下進(jìn)行長期細(xì)胞培養(yǎng)，并且與所有帶 Luer 適配器的 µ- Slide 兼容。它模擬定義的連續(xù)和脈動層流和振蕩流，以研究更生理環(huán)境中的細(xì)胞。它是滾動和粘附測定、遷移和入侵研究的最佳選擇。此外，可以灌注細(xì)胞、球體和類器官以獲得最佳營養(yǎng)。
ibidi 提供各種不同幾何形狀的通道載玻片。µ-Slide I Luer系列有一個通道，專為標(biāo)準(zhǔn)流動實驗以及滾動和粘附試驗而設(shè)計。µ-Slide VI有 6 個通道，非常適合平行流分析。兩者都提供ibidi 聚合物蓋玻片和ibidi 玻璃蓋玻片，以及不同的高度和涂層
μ-Slide I Luer 3D無需人工濾膜即可創(chuàng)建內(nèi)皮屏障。內(nèi)皮細(xì)胞可以接種在合適的凝膠基質(zhì)上，例如I 型膠原蛋白、大鼠尾。在將載玻片連接到泵并施加定義的剪切應(yīng)力后，會創(chuàng)建一個類似體內(nèi)的內(nèi)皮屏障，這對于滾動和粘附分析或跨內(nèi)皮遷移研究很有用。
µ-Slide 趨化性和粘性滑動趨化性非常適合在 2D 和 3D 中分析免疫細(xì)胞和癌細(xì)胞的單細(xì)胞遷移，因為它們可以快速創(chuàng)建穩(wěn)定的趨化梯度。這些梯度很容易在 2D 或水3D 凝膠中建立，例如Collagen I凝膠和 Matrigel ®，因為凝膠結(jié)構(gòu)不會阻礙通過擴(kuò)散形成可溶性梯度。
參考文獻(xiàn)：
Newton, H. S., Gawali, V. S., Chimote, A. A., Lehn, M. A., Palackdharry, S. M., Hinrichs, B. H., Jandarov, R., Hildeman, D., Janssen, E. M., Wise-Draper, T. M., & Conforti, L. (2020). PD1 blockade enhances K+ channel activity, Ca2+ signaling, and migratory ability in cytotoxic T lymphocytes of patients with head and neck cancer. Journal for Immunotherapy of Cancer. 10.1136/JITC-2020-000844
Sharma, V. P., Tang, B., Wang, Y., Duran, C. L., Karagiannis, G. S., Xue, E. A., Entenberg, D., Borriello, L., Coste, A., Eddy, R. J., Kim, G., Ye, X., Jones, J. G., Grunblatt, E., Agi, N., Roy, S., Bandyopadhyaya, G., Adler, E., Surve, C. R., … Oktay, M. H. (2021). Live tumor imaging shows macrophage induction and TMEM-mediated enrichment of cancer stem cells during metastatic dissemination. Nature Communications. 10.1038/s41467-021-27308-2
Luthria, G., Li, R., Wang, S., Prytyskach, M., Kohler, R. H., Lauffenburger, D. A., Mitchison, T. J., Weissleder, R., & Miller, M. A. (2020). In vivo microscopy reveals macrophage polarization locally promotes coherent microtubule dynamics in migrating cancer cells. Nature Communications. 10.1038/s41467-020-17147-y
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