Khám phá vượt ngoài giới hạn của các thử nghiệm điểm cuối với phân tích và hình ảnh tế bào sống

Kỹ thuật hình ảnh và phân tích tế bào là nền tảng cho sự tiến bộ của khoa học y sinh. Từ những quan sát đầu tiên của các tế bào sống dưới kính hiển vi, đến hình ảnh thời gian trôi qua của các quá trình sinh học khác nhau, các kỹ thuật hình ảnh tế bào đã phát triển để cung cấp độ phân giải không gian và thời gian lớn hơn.

 Mặc dù đang phát triển, nhưng những kỹ thuật và công nghệ này bị hạn chế về khả năng theo dõi những thay đổi sinh học trong thời gian dài mà không gây nhiễu các tế bào trong quá trình chụp ảnh. Các phương pháp hiện tại cũng không hỗ trợ các ứng dụng thông lượng cao và không thể tiếp cận được với nhiều nhà nghiên cứu vì phần mềm còn phức tạp và chi phí cao nhằm thu thập và phân tích hình ảnh. Sau 15 năm phát triển, Hệ thống phân tích tế bào sống IncuCyte nổi lên như một giải pháp mạnh mẽ, sáng tạo cho những thách thức này.

Duy trì điều kiện môi trường tối ưu

Vườn ươm nuôi cấy tế bào duy trì các điều kiện ổn định, được kiểm soát tốt để mô phỏng môi trường tự nhiên của tế bào. Các phương pháp phân tích truyền thống đòi hỏi phải loại bỏ các tế bào khỏi lò ấp, để chúng tiếp xúc với nhiệt độ và điều kiện khí quyển thay đổi, từ đó có khả năng ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Ví dụ như sốc lạnh, có thể chặn sự tăng sinh tế bào, trong khi mức độ oxy và carbon dioxide khác nhau có thể dẫn đến việc tạo ra các loại oxy phản ứng, và thay đổi pH tương ứng.

Việc tích hợp kính hiển vi và thiết bị hình ảnh tế bào sống vào môi trường ươm tạo tế bào được kiểm soát cao cho phép thu nhận hình ảnh liên tục, theo lịch trình mà không làm xáo trộn các tế bào với việc mở lồng ấp lặp đi lặp lại. Hệ thống phân tích tế bào sống IncuCyte kết hợp thu thập hình ảnh không xâm lấn với xử lý hình ảnh và phân tích dữ liệu thời gian thực để có cái nhìn sâu hơn về hành vi của tế bào.

Cung cấp nhiều thông tin chi tiết hơn

Có rất nhiều xét nghiệm được thiết kế để đánh giá trạng thái và hình thái tế bào, sự di chuyển, hoạt động và chức năng. Các xét nghiệm truyền thống chỉ cung cấp thông tin về điểm cuối liên quan đến các tham số này, trong khi hình ảnh và phân tích tế bào sống cung cấp đầy đủ hơn về các sự kiện xảy ra trong suốt quá trình thử nghiệm.

Những lợi ích của hình ảnh và phân tích tế bào sống có thể được minh họa như xét nghiệm tăng sinh tế bào. Các xét nghiệm tăng sinh tế bào thường được sử dụng để đánh giá sự phát triển của tế bào khối u và là nền tảng cho sự phát triển của phương pháp điều trị ung thư. Việc thực hiện phân tích điểm cuối để định lượng sự tăng sinh không cung cấp đủ thông tin để phân biệt ảnh hưởng của các điều kiện hoặc phương pháp điều trị khác nhau.

Hệ thống phân tích tế bào sống IncuCyte hỗ trợ các phép đo ghép để cung cấp những thông tin sâu sắc hơn về trạng thái tế bào, ngoài việc tăng năng suất. Sự tăng sinh đa pha, ví dụ, với các phép đo như apoptosis hoặc độc tính tế bào có thể được sử dụng để phân biệt giữa tác dụng điều trị độc tính và tác dụng gây độc tế bào.

Xác định lại các xét nghiệm hình ảnh

Khả năng nghiên cứu các tế bào trong giới hạn của môi trường ươm tạo ổn định đã tạo ra những hiện thực mới cho các thử nghiệm hình ảnh. Cách tiếp cận này ưu tiên tế bào mạnh khỏe, cho phép nghiên cứu các mô hình tế bào khác nhau, từ tế bào chính đến tế bào gốc và các loại xét nghiệm từ 2D đến 3D phức tạp hơn.

Tế bào gốc có thể được sử dụng để tạo ra các tế bào thần kinh khác biệt và các tế bào hỗ trợ cần thiết cho nghiên cứu bệnh thần kinh. Đánh giá và mô tả đặc tính của các tế bào gốc đa năng do con người gây ra (hiPSCs) bị hạn chế bởi các phương pháp hiện tại, chẳng hạn như hóa mô miễn dịch, kỹ thuật vi điện tử và phân tích tế bào dòng chảy, vì chúng không cho phép theo dõi lâu dài và có khả năng gây nhiễu các tế bào dễ vỡ trong quá trình chuẩn bị mẫu. Phân tích tế bào sống cho phép đánh giá không xâm lấn các tế bào này trong môi trường liên quan đến sinh lý, tạo điều kiện cho việc đặc tính hóa.

Các mô hình nuôi cấy tế bào ba chiều đang được sử dụng rộng rãi hơn để tăng tốc khám phá thuốc, đặc biệt là trong sinh học ung thư và nhiễm độc gan, vì chúng cung cấp các đặc tính sinh học quan trọng bao gồm các vùng thiếu oxy và có khả năng tương tác với các tế bào miễn dịch. 

Nghiên cứu các mô hình này là một thách thức do quy trình làm việc tốn thời gian và ghi nhãn ảnh hưởng đến sinh học tế bào, bên cạnh những hạn chế vốn có của phân tích điểm cuối. Hình ảnh và phân tích tế bào sống hỗ trợ các ứng dụng nuôi cấy tế bào 3D, kết hợp các kỹ thuật không nhãn, thuốc thử không gây nhiễu và theo dõi thời gian thực về sức khỏe và hình thái tế bào trong khi các tế bào vẫn ở trong môi trường ươm tạo ổn định.

Hình ảnh và phân tích tế bào sống đã được áp dụng cho một loạt các thử nghiệm tế bào, từ tăng sinh tế bào đến tiêu diệt tế bào miễn dịch, apoptosis và độc tính tế bào. Với công nghệ này, các nhà khoa học có thể khám phá vượt ra ngoài giới hạn của các phương pháp truyền thống bằng cách nghĩ ra những thí nghiệm mới từng được coi là không thể.

Quyết định dựa trên dữ liệu

Hình ảnh và phân tích tế bào sống cho phép các nhà khoa học quan sát không xâm lấn và đo lường toàn bộ quy trình sinh học tế bào, từ nuôi cấy tế bào, đến thao tác để thử nghiệm. Giám sát thường xuyên cho phép đánh giá sự di chuyển của tế bào để đảm bảo tính nhất quán, cũng như gieo hạt giống và chuyển nhiễm tế bào. Nó cũng hỗ trợ việc ra quyết định dựa trên dữ liệu trong suốt quá trình thử nghiệm. 

Sử dụng hình ảnh và phân tích tế bào sống, một thử nghiệm viên có thể xác định khi nào một mạng lưới mạch máu ổn định trước khi bắt đầu điều trị hoặc thao tác. Nó cũng khắc phục những hạn chế của công nghệ hiện tại để theo dõi sự khác biệt và trưởng thành của tế bào gốc. Hơn nữa, các nhà khoa học có thể theo dõi sự phát triển của các tế bào thần kinh có nguồn gốc hiPSC và đảm bảo chúng hoạt động trước khi phân tích.

Hệ thống phân tích tế bào sống IncuCyte cho phép theo dõi lâu dài, liên tục và phân tích đa kênh của các tế bào trong môi trường ươm tạo được kiểm soát hoàn toàn. Công nghệ IncuCyte cung cấp cho các nhà nghiên cứu sự tự tin về độ chính xác và khả năng tái tạo dữ liệu với sự chân thực trong các quá trình sinh học.

Hoàng Nam dịch

Theo LabManager