3D tissue cultures provide a more physiologically relevant context for the screening of compounds, compared with 2D cell cultures. Cells cultured in 3D hydrogels also show complex phenotypes, increasing the scope for phenotypic profiling. Here we describe a high-content screening platform that uses invasive human prostate cancer cells cultured in 3D in standard 384-well assay plates to study the activity of potential therapeutic small molecules and antibody biologics. Image analysis tools were developed to process 3D image data to measure over 800 phenotypic parameters. Multiparametric analysis was used to evaluate the effect of compounds on tissue morphology. We applied this screening platform to measure the activity and selectivity of inhibitors of the c-Met and epidermal growth factor (EGF) receptor (EGFR) tyrosine kinases in 3D cultured prostate carcinoma cells. c-Met and EGFR activity was quantified based on the phenotypic profiles induced by their respective ligands, hepatocyte growth factor and EGF. The screening method was applied to a novel collection of 80 putative inhibitors of c-Met and EGFR. Compounds were identified that induced phenotypic profiles indicative of selective inhibition of c-Met, EGFR, or bispecific inhibition of both targets. In conclusion, we describe a fully scalable high-content screening platform that uses phenotypic profiling to discriminate selective and nonselective (off-target) inhibitors in a physiologically relevant 3D cell culture setting.
化合物のスクリーニングでは、三次元組織培養の方が二次元細胞培養に比べてより生理学的な関連性を明らかにすることができる。また、三次元ヒドロゲルで培養した細胞に見られる複雑な表現型は、表現型プロファイリングの範囲を広げる。
本稿では、治療用小分子及び抗体生物製剤候補の活性を調べるために標準的な384ウェルアッセイプレートで三次元培養したヒト浸潤性前立腺癌細胞を使ったハイコンテントスクリーニングプラットフォームについて述べる。800を超える表現型パラメータを測定するため、三次元画像データを処理する画像解析ツールを開発した。化合物が組織形態に及ぼす影響の評価にはマルチパラメータ解析を使用した。
三次元培養した前立腺癌細胞におけるc-Met 及び上皮成長因子（以下「EGF」）受容体型（以下「EGFR」）チロシンキナーゼ阻害剤の活性と選択性を評価するために、本スクリーニングプラットフォームを採用した。c-Met及びEGFRの活性は、それぞれのリガンド、肝細胞成長因子（以下「HGF」）、EGFによって現れた表現型プロフィールに基づいて定量した。本スクリーニング法は、c-Met及びEGFRの推定阻害剤80種の新規収集に適用した。c-Met、EGFRの選択的阻害又は両標的の二重特異性阻害を示唆する表現型プロフィールを誘導する化合物が確認された。
結論として、著者らは、生理学的に関連性のある三次元細胞培養という設定において、選択的阻害剤と非選択的（非標的）阻害剤を識別するために表現型を使用する、十分に測定可能なハイコンテントスクリーニングプラットフォームについて述べた。
3D 조직 배양은 2D 세포 배양에 비해 화합물의 스크리닝을 위한 더 많은 생리학적 관련성을 지닌 컨텍스트를 제공한다. 또한 3D 히드로겔에서 배양된 세포는 표현형 프로파일의 범위를 증가시키는 복잡한 표현형을 나타낸다.
여기서 우리는 표준 384정 분석 플레이트의 3D에서 배양된 침습성 전립선 암세포를 사용하여 잠재적 치료 소분자 및 항체 바이오로직스의 활동을 연구하는 하이콘텐츠 스크리닝 플랫폼을 설명한다. 이미지 분석 도구는 3D 화상 데이터를 처리하여 800개 이상의 표현형 파라미터를 측정하기 위해 개발되었다. 조직 형태학에서 화합물의 효과를 평가하기 위해 다중 파라미터 분석이 사용되었다.
우리는 3D 배양 전립선 암세포에서 c-Met와 EGF 수용체(EGFR) 티로신 인산화효소의 억제제 활동 및 선택성을 측정하기 위해 이 스크리닝 플랫폼을 적용했다. c-Met와 EGFR 활동은 각각의 리간드 HGF와 EGF에 의해 유도된 표현형 프로필을 기반으로 정량화되었다. 스크리닝 방법은 80개의 c-Met와 EGFR 추정 억제제의 신규 컬렉션에 적용되었다. 화합물은 c-Met, EGFR의 선택적 억제 또는 모든 대상의 이중특이성 억제를 나타내는 표현형 프로필을 유도하는 것으로 확인되었다.
결론적으로, 우리는 표현형 프로파일링을 사용하여 생리학적으로 관련된 3D 세포 배양 세팅에서 선택적 및 비선택적(오프타깃) 억제제를 구별하는 완벽하게 확장 가능한 하이콘텐츠 스크리닝 플랫폼을 설명한다.
與2D細胞培養相比，3D組織培養可為化合物的篩選提供更具生理學關聯性的菌肉。在3D水凝膠中培養的細胞同時顯現出了複雜的表型，從而擴大了表型分析的範圍。
在本文中，我們描述的是一種高含量篩選平台；此平台利用在標準384孔酶聯板中以3D模式培養的浸潤型人類前列腺癌細胞，對潛在治療性小分子和抗體生物製劑的活性進行研究。我們開發了用於處理3D影像資料的影像分析工具，繼而測量出了800多個表型參數。同時，採用了多參數分析法評估化合物對組織形態產生的作用。
我們運用這一篩選平台，對以3D形式培養的前列腺癌細胞c-Met以及EGF受體（EGFR）酪氨酸激酶抑制劑的活性和選擇性進行了測量；並根據表型分析（包括其各自的配體HGF和EGF）對c-Met以及EGF的活性進行了量化。針對80個新型c-Met以及EGFR假定抑制劑，我們運用了這種篩選方法。結果發現，鑒別出了一種化合物，此類化合物可誘發產生以c-Met或EGFR選擇性抑制或者兩個靶點雙特異性抑制為特徵的表型分佈。
綜上所述，我們描述了一種完全可衡量的高含量篩選平台；該平台可利用表型分析來鑒別具有生理學關聯性的3D細胞培養環境中的選擇性和非選擇性（非靶點）抑制劑。
与2D细胞培养相比，3D组织培养可为化合物的筛选提供更具生理学关联性的菌肉。在3D水凝胶中培养的细胞同时显现出了复杂的表型，从而扩大了表型分析的范围。
在本文中，我们描述的是一种高含量筛选平台；此平台利用在标准384孔酶联板中以3D模式培养的浸润型人类前列腺癌细胞，对潜在治疗性小分子和抗体生物制剂的活性进行研究。我们开发了用于处理3D影像数据的影像分析工具，继而测量出了800多个表型参数。同时，采用了多参数分析法评估化合物对组织形态产生的作用。
我们运用这一筛选平台，对以3D形式培养的前列腺癌细胞c-Met以及EGF受体（EGFR）酪氨酸激酶抑制剂的活性和选择性进行了测量；并根据表型分析（包括其各自的配体HGF和EGF）对c-Met以及EGF的活性进行了量化。针对80个新型c-Met以及EGFR假定抑制剂，我们运用了这种筛选方法。结果发现，鉴别出了一种化合物，此类化合物可诱发产生以c-Met或EGFR选择性抑制或者两个靶点双特异性抑制为特征的表型分布。
综上所述，我们描述了一种完全可衡量的高含量筛选平台；该平台可利用表型分析来鉴别具有生理学关联性的3D细胞培养环境中的选择性和非选择性（非靶点）抑制剂。
Keywords: 3D tissue culture; EGFR; c-Met; high-content screening; phenotypic profiling.
© 2016 Society for Laboratory Automation and Screening.