癌症是人类健康面临的重要难题，其中一个重要原因是肿瘤细胞的耐药性。而耐药性很大程度上是癌症异质性引起的，即细胞基因突变产生众多肿瘤细胞亚群，这些细胞亚群拥有多样化的突变谱及强大的持续增殖和突变能力，因此表现为癌症治疗过程中各种各样的耐药现象。
 
为了研究肿瘤耐药机制，需要建立有效的实验模型。目前动物或者人类患者的宏观模型，最接近真实情况，但外在影响因素较多且难以把控，很难明确真正的效率、作用机理和因果关系。因此，建立一种有效的微观模型势在必行。
本文来自阿姆斯特丹大学，于2023年发表在《scientific reports》杂志。该团队建立了一套新的分析贴壁 2D 细胞培养物和 3D 类器官培养物中的克隆群体动态的方法。在未来有望用于肿瘤细胞亚群分化等方面的研究。

01、实验方法：

1. 标记细胞：将目标细胞系用慢病毒本体荧光标签（lentiviral gene ontology (LeGO)）标记。为了确保标签定位在细胞核中，利用基因编辑技术将这些标签与组蛋白H2B或核定位信号NLS融合。实验中用到四个细胞系，即结直肠癌细胞系RKO和LS180、人骨肉瘤上皮细胞系U2OS和人表皮角质形成细胞系HACAT。

2. 生成多克隆群落：使用德国Biofluidix公司的非接触式压电式皮升级点样分液喷头SiJet，将细胞悬液喷点在预填充0.5%琼脂糖的24孔细胞培养板/类器官培养装置中（琼脂糖防止细胞液滴蒸发，同时防止细胞在贴壁过程中因布朗运动或微电流产生移动）。待细胞完全贴壁后，更换为常规培养基。通过控制点样分液喷头SiJet每次喷出的液体体积，保证每个细胞群落有2-10个荧光标记细胞，但因LeGO-NLS标签是随机的，因此每个群落的细胞组合颜色不尽相同 （图1，a）  
3. 图像分析：不同时间点荧光显微镜采集细胞群落图像，统计并分析细胞的数目、存活率等指标。

02、实验结果：

1. 与常规方法制备的细胞群落相比，SiJet点样喷头制备的细胞群落，通过后期优化实验或算法消除，其细胞存活率较高没有受到喷头机械性的影响（图1，b）
 
2. 不同的细胞群落有完全不同的细胞克隆生长速度，标准差（代表细胞克隆大小异质性）也与群落生长速度相关。此外，细胞克隆组成动力学也会随着时间而变化，会导致显性克隆出现以及其他克隆的减少或消失。（图2）  
3. 不同克隆群体的 Herfindahl-Hirschman （H-H） 指数结果证明：用SiJet皮升级点样喷头制备皮升细胞群落，追踪二维菌落的各种克隆特性方面的可行性，揭示了所选四种癌细胞系的克隆动力学差异。
 
4. 用SiJet点样喷头制备的类器官与常规方法培养的类器官在活力、细胞生存率等方面并没有显著差异，可作为现有类器官研究的替代方法。

03、结论

SiJet点样喷头制备的细胞群落和类器官，具有体系小，存活率高，通量高，初始仅有数个单或多克隆细胞，可对各类细胞实验的条件进行精准控制，成为未来开展肿瘤细胞亚群研究的一个潜在方法。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41598-023-42849-w 
 
Biofluidix成立于2005年，位于德国，技术源自德国弗莱堡大学微量系统工程学院。
* 专注非接触式的精准纳升和皮升的超微量点样和分液；
* 点样喷头可第三方自动化整合；
* 提供微量分液、芯片点样设备与定制化服务
* 用于微孔板微量移液、微流控快检芯片、生物传感器芯片、电化学芯片、光电芯片以及微阵列生物芯片，包括：核酸芯片，基因芯片，蛋白芯片，多肽芯片、多糖芯片、小分子化合物芯片、细胞芯片。