歡迎同我們一起來探索3D細胞培養(yǎng)的變革世界，這是一種重塑生物醫(yī)學研究格局的技術(shù)。長期以來，由于平面2D細胞模型簡單且具有成本效益，科學家們一直依靠其來研究細胞和疾病機制。然而，近年來，3D細胞培養(yǎng)因其能夠更準確地模擬體內(nèi)組織環(huán)境而迅速流行。我們仔細想一下，細胞是很少以孤立的單層形式存在于我們的體內(nèi)。因此，研究3D細胞培養(yǎng)技術(shù)為研究人員提供了一個強大的工具，可以在更相關(guān)的環(huán)境中探索細胞行為。在體外，這可以通過將細胞懸浮在非粘附表面或?qū)⑵淝度肽M細胞外基質(zhì)的基質(zhì)中來實現(xiàn)，從而促進各個維度的生長。

　　在本篇文章中我們將展示令人驚嘆的顯微圖像，這些圖像融合了3D細胞培養(yǎng)的藝術(shù)性和科學意義。這些通過攝影比賽選拔出的圖像發(fā)布在我們ibidi的年度臺歷上，讓我們得以獨特地一瞥細胞結(jié)構(gòu)和相互作用的美麗和復雜性。從胚胎干細胞聚集體到腸道球體再到乳腺癌類器官，這些顯微圖像將突出顯示不同的3D細胞培養(yǎng)物，為各自的研究領(lǐng)域提供見解。在此，讓我們一起來深入了解一下吧~

　　一、小鼠小腸類器官

圖片來源: Naveen Parmar 奧斯陸大學病理學系, 挪威

　　這張令人驚嘆的圖像展示了小鼠小腸類器官的3D培養(yǎng)，重點評估IL-22細胞因子對抗菌劑表達的影響，特別是胃腸道中殺菌蛋白抵抗素樣分子(RELM)β的表達。在預溫的ibidi µ-Slide 8 Well ^high載玻片的Matrigel ®滴液中培養(yǎng)類器官，然后進行免疫熒光染色。對它們進行抗菌蛋白RELMβ（綠色）、分泌細胞標記物Ulex Europaeus凝集素I（UEA I，紅色）、β-catenin（紫色）和核標記物DAPI（藍色）的染色。使用20倍物鏡的蔡司LSM 880共焦顯微鏡進行共焦顯微鏡成像。

ibidi µ-Slide 8 Well ^high八孔腔室載玻片

　　這項研究有助于精密地再現(xiàn)和模擬體內(nèi)腸上皮，為IL-22對抗菌表達的影響以及免疫細胞衍生的細胞因子與腸上皮之間的相互作用提供有價值的見解。

　　二、人類乳腺癌類器官

圖片來源: Kai-Wen Kan 中國醫(yī)藥大學，臺灣

　　該圖像捕捉到了從患者腫瘤活檢中培養(yǎng)出來的人類乳腺癌類器官的復雜性。該研究的重點是在類器官內(nèi)創(chuàng)建一個緊密模擬藥物相互作用的腫瘤微環(huán)境，旨在推動個性化治療。

　　在獲取腫瘤樣本后，對其進行仔細解剖并進行酶消化。然后將處理后的組織在支持性Matrigel matrix基質(zhì)膠基質(zhì)中培養(yǎng)，促進類器官的生長。

　　這些類器官經(jīng)過免疫熒光染色以揭示關(guān)鍵的細胞標記物：洋紅色的Ki67，表示增殖；F-actin肌動蛋白呈綠色，勾勒出細胞骨架；細胞核染成藍色。類器官在µ-Dish Well^35mm,high Glass Bottom玻璃底培養(yǎng)皿中培養(yǎng)并成像。圖像采用25倍物鏡的ANDOR Dragonfly高速共焦顯微鏡系統(tǒng)拍攝。

µ-Dish 35 mm, high Glass Bottom （貨號：81158）

　　三、小鼠胚胎干細胞的3D聚集體

圖片來源: Matthew French 愛丁堡大學 英國

　　該圖像展示了三種原腸胚，即鼠類胚胎干細胞的3D聚集體，就在軸延伸之前，模仿胚層命運與多能細胞的分離，如胚胎中的情況。這項研究調(diào)查了細胞命運的空間組織及其對鄰近細胞的影響，并在3D中分析了組織和單細胞水平的影響。

　　使用包括Sox2（藍色）、Brachury（T，綠色）、Tbx6（紅色）和LaminB1（灰色）在內(nèi)的基因標記物的戰(zhàn)略性復用制備樣品，突出了這些轉(zhuǎn)錄因子在神經(jīng)中胚層祖細胞（NMPs）中的空間排列和分化順序。隨后，樣品在增加的水：甲醇稀釋液中進行脫水，以將其固定在BABB中，從而促進深層組織成像。該圖像作為細胞命運模式和整體原腸胚形態(tài)的視覺演示，使用40倍油鏡的徠卡Sp8共聚焦顯微鏡Leica LIGHTNING系統(tǒng)在ibidi µ-Slide 8 Well ^high上拍攝。

　　四、小鼠回腸類器官

圖片來源: Felix Scharte-MRC分子生物學實驗室，英國劍橋

　　該圖像描繪了小鼠回腸類器官的3D培養(yǎng)，該類器官在底部包被Matrigel®的ibidi µ-Slide 8 Well ^high八孔腔室載玻片中精心制備。這項研究旨在分析宿主與病原體的相互作用，尤其關(guān)注人類限制性病原體，如傷寒沙門氏菌。

　　3D類器官成像的使用有助于檢查傷寒沙門氏菌在復雜組織環(huán)境中的侵襲和細胞內(nèi)生活方式。為了可視化類器官的細節(jié)，采用了染色技術(shù)：Phalloidin（綠色）用于F-肌動蛋白，CellMask（紅色）用于質(zhì)膜，DAPI（藍色）用于細胞核。使用40倍放大的蔡司細胞觀察共聚焦顯微鏡進行成像。為了實現(xiàn)合理的分辨率和成像深度，將類器官接種在預冷的ibidi µ-Slide 8 Well ^high八孔腔室載玻片中，以防止基質(zhì)膠凝固，確保它們在蓋玻片底部附近沉淀，以優(yōu)化圖像分辨率。

　　五、人腸成纖維細胞和內(nèi)皮細胞球體

圖片來源: Henrique Nogueira Pinto，荷蘭阿姆斯特丹大學分子細胞生物學與免疫學系

　　這張圖片展示了一個將人腸成纖維細胞和內(nèi)皮細胞整合到纖維蛋白水凝膠內(nèi)的復合球體模型。這項研究的重點是探索腸道類器官內(nèi)的血管形成策略。該模型稱為血管形成單位(VUs)，將人內(nèi)皮祖細胞與腸成纖維細胞結(jié)合在一起，在ibidi µ-Slide 4 Well 的纖維蛋白凝膠中培養(yǎng)三天。

　　染色過程中CD31(黃色)突出標記內(nèi)皮細胞，vimentin(紅色)突出標記成纖維細胞，DAPI(青色)突出標記DNA,使用帶有10倍物鏡的Leica TCS SP5 II共聚焦顯微鏡進行成像。

ibidi µ-Slide 4 Well

　　一個重要的觀察結(jié)果是成纖維細胞過度生長，阻礙了球體內(nèi)適當?shù)难苄纬伞榱司徑膺@一問題，通過在凝膠化過程中反轉(zhuǎn)ibidi µ-Slide來調(diào)整研究方案。這種調(diào)整成功地防止了球體下沉并附著在孔底部，促進了更有效的血管形成，提高了整體研究成果。