什么是类器官？
类器官在癌症研究、神经生物学、干细胞研究和药物发现领域变得越来越重要，因为它们可以增强人体组织建模。类器官源于干细胞，可分化为各种组织类型，包括肝、肺、脑、肾、胃和肠。由于这些 3D 微小组织能够模拟体内器官，因此在人类发展和疾病机制方面能为研究人员提供更多见解。例如，研究人员可以用遗传修饰的细胞培养出类器官，从而了解特定基因突变是如何与某些遗传疾病关联的。类器官也能促进传染病和宿主-病原体相互作用的研究。最终，能够使用患者源性类器官进行药物筛选和毒性评估，使研究人员能够在个性化医疗方面取得进一步进展。
类器官培养和筛选的通用工作流程
由于类器官及其他 3D 细胞系统变得日益复杂，因此需要使用更精密的 3D 成像和分析技术来准确有效地描述这些生物学检测。当今，通常使用自动共聚焦成像系统和 3D 图像分析软件来帮助研究人员简化他们的工作流程并获得理想结果。
第 1 步）2D 预培养
类器官源于原代细胞（即肠、肺或肾脏细胞）或诱导多能干细胞。干细胞能够分化并自组装成各种组织特异性类器官。
第 2 步）发展 3D 类器官
通常情况下，在室温下预先混合细胞与基质胶，并将液滴加入 24 孔板中。然后将板放入孵育器中，以形成一个固体液滴圆顶。然后加入培养基孵育 7 天或更长时间，以促进细胞生长和分化为特定组织（脑、肠、肺等）。培养基包括细胞外基质 (ECM) 蛋白和不同生长因子，这些会根据正在培养的组织类型而有所不同。
第 3 步）类器官培养
类器官培养是一个漫长的过程，可能包括不同的步骤和使用不同的培养基。在这个过程中，需要监测（成像）细胞的健康情况，一般是为了了解发育生物学和组织。
第 4 步）监测和读数
在进行实验之前，需要监测类器官并描述其特征，以确保其具有合适的组织结构和分化。通过高内涵成像，可以监测并观察类器官的生长和分化、结构的 3D 重构、类器官结构的复杂分析、细胞形态和活性以及不同细胞标志物的表达。
第 5 步）共聚焦成像和 3D 分析
通过类器官的共聚焦成像和 3D 分析，可以观察和定量类器官以及构成类器官的细胞。对类器官的多种定量描述可用于研究疾病表型和化合物影响。
类器官的共聚焦成像和 3D 图像分析
类器官对疾病建模和化合物效果评估非常有用。类器官的自动化成像和分析对类器官中表型变化的定量评估很重要，对提高实验和筛选的通量也很关键。
共聚焦成像，如带有高性能激光和水浸物镜的 ImageXpress® Confocal HT.ai 系统，对了解 3D 生物学测定的复杂性尤其有用。与具有固体外观和透光能力有限的典型细胞球不同，肺部类器官等某些 3D 类器官具有中空外观，内有腔室或空洞，因此更容易被光线透射，从而可对嵌入基质胶的微小组织进行“成像”。
当软件在 3D 空间中连接和重构来自多个平面的对象时，高内涵分析工具（如 MetaXpress 或 IN Carta 成像分析软件）能够查找和表征多个对象/类器官，无论它们是 2D 格式（单个平面或投影图像）还是 3D 格式。可以描述类器官的直径、体积、形状、特异性标记物或与其他对象之间的距离。
此外，可以确定和测定每个类器官中的单个细胞、细胞核或细胞器。可以对活细胞和死细胞或有特异性标记物的细胞进行计数，同时还能确定各个对象的体积及它们之间的距离。可以计算每个类器官的数值，或计算每个孔的平均数值。
肺类器官细胞图像库
类器官的图像分析
肺类器官
肺类器官 2
基质胶中活类器官的自动成像使用共聚焦方案进行，放大倍数为 4x 或 10x
高度复杂的肺类器官
肠类器官 dTomato 细胞为红色 用绿色检测双阳性 (mNeon)
内部表达的基因 dTomato 品红 mNeon 绿色 10x
肠类器官 40x，dTomato 细胞计数
肺类器官 10x 或 20x 多种染色剂 Hoechst MitoTracker
肺类器官，投影图象和采用 Z 协议栈的面板；用 Hoechst（蓝色，细胞核）、MitoTracker（红色，线粒体）和 Calcein AM（绿色，活性染料）进行活细胞染色；20x 水浸物镜
肺类器官 3
肺类器官 4
肺类器官和肺气道上皮细胞在基质胶圆顶设备中培养 8 周
类器官分析多重细胞分类
类器官分析多重细胞分类 2
类器官开发