3D球状体Cell Painting实现单细胞形态分析

瑞典乌普萨拉大学的研究团队改造了药物研发中常用的 Cell Painting 成像方法，使其能观察 3D 肿瘤细胞微球内部的单个细胞，相关成果发表在 Nature Communications。研究者用糖和甘油溶液把肠癌细胞形成的微球透明化，再测量每个细胞形状与结构的数千项细节。团队测试了 52 种抗癌药物，其中 5-fluorouracil 与 olaparib 在平面培养中几乎无法区分，在微球中却明显不同，且差异只在逐细胞分析时出现。

研究提出一种可扩展的方法，将 Cell Painting 适配到 3D 球状体：先用组织透明化让球状体变透明，再配合实时定位球状体的对焦流程，从而在完整球状体内部实现单细胞水平的 Cell Painting。作者用该方法分析了 52 个临床相关药物，发现单细胞指纹按生物学通路聚类，比压平的球状体整体视图更稳健地区分药物效应。值得注意的是，5-fluorouracil 与 olaparib 在 2D 单层细胞中几乎无法区分，在球状体中效应出现分化，这一结果随后由 DNA 损伤、细胞周期和基因表达实验佐证。