Trong những năm gần đây, đã có những đột phá lớn trong công nghệ sử dụng các tế bào khối u trong ống nghiệm như một mô hình mô phỏng môi trường trong cơ thể. Kỹ thuật này có thể cho phép các tế bào rời rạc được trồng trong các tấm đáy tròn hấp phụ thấp tập hợp thành các quả cầu. Và quả cầu được cho là có khả năng bắt chước hành vi của khối u hiệu quả hơn nhiều so với nuôi cấy tế bào hai chiều (2D) thông thường.

Trong nghiên cứu sinh học và khám phá dược phẩm, nhu cầu ngày càng tăng để mở rộng sự đa dạng và phức tạp của phân tích tế bào. Các tế bào và mô có nguồn gốc từ tế bào gốc ngày càng trở thành lựa chọn thay thế cho các thử nghiệm in vitro và in vivo truyền thống trong phát triển thuốc và đánh giá an toàn độc tính. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng mô hình tế bào cơ tim và tế bào thần kinh có nguồn gốc ipsc của con người để phát triển các kết quả xét nghiệm chức năng và hình thái để kiểm tra hiệu quả của các hợp chất khác nhau theo định dạng phân tích đa thông số.

Đại thực bào có nguồn gốc từ các tế bào đơn nhân trong máu rời khỏi lưu thông và biệt hóa thành các mô khác nhau. Đại thực bào có liên quan đến việc phát hiện và thực bào vi khuẩn và các tế bào bị hư hỏng. Ngoài ra, các đại thực bào gây viêm bằng cách giải phóng các cytokine kích hoạt các tế bào mạch máu, tạo điều kiện cho các cytokine bám vào các mạch máu và di chuyển vào các mô. Các tế bào THP-1 biệt hóa đã được sử dụng rộng rãi trong các mô hình đại thực bào in vitro để nghiên cứu sự tham gia của các đại thực bào trong các phản ứng viêm.

Kể từ khi phát hiện ra protein huỳnh quang màu xanh lá cây vào những năm 1960, các protein huỳnh quang khác nhau (FP) và các biến thể của chúng đã được phát triển trên toàn bộ phổ nhìn thấy được. Các protein huỳnh quang được mã hóa bởi các gen này đã tạo ra một cuộc cách mạng trong sinh học tế bào. Protein huỳnh quang màu xanh-xanh lá cây (CFP) nhận được sự chú ý rộng rãi cho các ứng dụng của nó trong các lĩnh vực đa màu như FRET. Điều này là do phạm vi bước sóng của CFP kích thích và phát ra ánh sáng hiếm khi được sử dụng, thay vào đó làm cho nó lý tưởng hóa cho việc ghép kênh của các nhóm huỳnh quang khác nhau.

Phân tích kiểu hình nội hàm cao ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu, bao gồm nghiên cứu chức năng gen, nghiên cứu dược phẩm và độc tính học. Ưu điểm của phương pháp này là thu thập thông tin đa chiều rất khách quan từ một mức độ nhỏ, có thể phân tích và mô tả trạng thái của từng tế bào và so sánh với dữ liệu phân tích tổng thể. Nhiều phân tích kiểu hình truyền thống là trong con đường nghiên cứu, chỉ chọn một số ít các chỉ số quan trọng để phân tích.

Trong quá trình thử nghiệm lâm sàng và sau khi thuốc được đưa ra thị trường, độc tính tế bào cơ tim vẫn là nguyên nhân chính gây tiêu hao thuốc. Mặc dù người ta tin rằng một tỷ lệ lớn các bệnh tim mạch là do môi trường; Nhưng các yếu tố môi trường gây ra vẫn không có tính đặc trưng. Do đó, làm thế nào để phát hiện độc tính cơ tim tiềm ẩn là một khía cạnh quan trọng trong việc cải thiện phương pháp sàng lọc thuốc in vitro.

Các phương pháp phân tích kiểu hình dựa trên hình ảnh, chẳng hạn như phân tích Cell Painting được sử dụng rộng rãi, nghiên cứu các xáo trộn sinh học, di truyền và hóa học trong tế bào bằng cách sử dụng hình ảnh có ý nghĩa cao và đầu ra đa thông số.

Các mô hình organoid ngày càng trở nên phổ biến trong nghiên cứu sinh học và sàng lọc vì khả năng tái tạo sự phức tạp của các mô thực. Để mô phỏng các cơ quan phổi của con người trong cơ thể, chúng tôi đã nuôi dưỡng các tế bào biểu mô phổi thế hệ đầu tiên trong các điều kiện góp phần vào sự hình thành cấu trúc 3D, tái tạo các đặc điểm về hình thái và chức năng của đường thở phổi. Trong nuôi cấy cơ quan phổi, tế bào gốc biểu mô và tế bào tiền thân được nuôi cấy trong ECM với một loạt các yếu tố tăng trưởng được thêm vào.

Sự hình thành mạch máu là quá trình sinh lý của các mạch máu và mao mạch mới được hình thành và tái tạo bởi các mạch máu có sẵn. Điều này có thể đạt được bằng cách nảy mầm hoặc phân chia các tế bào nội mô của các mạch máu và mao mạch. Các tế bào mạch máu phản ứng với các kích thích thích hợp bằng cách làm suy giảm ma trận ngoại bào, sau đó gây ra sự nhân lên và di chuyển của các tế bào nội mô.

Từ nghiên cứu bệnh đến đánh giá các phản ứng độc hại do thuốc và các hợp chất môi trường gây ra, các xét nghiệm dựa trên tế bào thường tập trung vào ty thể và được thiết kế để theo dõi sức khỏe của tế bào. Chức năng ty thể là một chỉ số quan trọng về sức khỏe của toàn bộ tế bào và rối loạn chức năng ty thể có liên quan chặt chẽ đến mối liên hệ của một số bệnh (bao gồm bệnh Parkinson, bệnh Alzheimer, suy tim, bệnh thiếu máu cục bộ và ung thư).

Nhu cầu nghiên cứu và khám phá thuốc sử dụng mô hình tế bào 3D chính xác hơn về mặt sinh lý đã tăng đều đặn trong những năm gần đây. Các nhà nghiên cứu đã xây dựng và duy trì các mô hình tế bào 3D khác nhau để nghiên cứu thêm các cơ chế bệnh tật và sinh lý [1,2].

Sự hình thành mạch máu, quá trình hình thành các mạch máu mới từ các mạch máu hiện có, là một hiện tượng sinh lý quan trọng liên quan đến sự phát triển của động vật có xương sống và chữa lành vết thương. Quá trình tạo mạch được kiểm soát bởi các hoạt động của các phân tử proangiogenesis và antiangiogenesis dưới sự điều chỉnh cân bằng nghiêm ngặt. Sự phá hủy nội ổn định này đã được chứng minh là hoạt động trong các điều kiện bệnh lý khác nhau.