Long-term live imaging and multiscale analysis identify heterogeneity and core principles of epithelial organoid morphogenesis.
Long-term live imaging and multiscale analysis identify heterogeneity and core principles of epithelial organoid morphogenesis.
复制标题
DOI：
10.1186/s12915-021-00958-w
复制
发表时间：
2021-02-24
期刊：
影响因子：
5.4
通讯作者：
Pampaloni F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hof L;Moreth T;Koch M;Liebisch T;Kurtz M;Tarnick J;Lissek SM;Verstegen MMA;van der Laan LJW;Huch M;Matthäus F;Stelzer EHK;Pampaloni F
类器官是形态异质的三维细胞培养系统，并作为一个理想的模型，用于理解哺乳动物器官在发育，稳态，再生和发病过程中的集体细胞行为的原则。为了研究类器官的基本细胞组织原理，我们使用光片和明视野显微镜对数百个胰腺和胆管癌类器官进行了长达7天的平行成像。我们在单细胞（微观），个人类器官（中尺度），和整个文化（宏观）水平上量化类器官的行为。在单细胞分辨率下，我们监测了形成、单层极化和退化，并确定了不同的行为，包括管腔扩张和下降（大小振荡）、迁移、旋转和多类器官融合。详细的个体类器官量化导致基于机械3D代理的模型。一个派生的缩放法和模拟支持的假设，大小振荡取决于类器官的属性和细胞分裂动力学，这是确认整个文化的明场显微镜分析。我们的多尺度分析通过识别和量化类器官形态发生的核心调控原则，提供了类器官中细胞组织多样性的系统图。在线版本包含补充材料，可通过10.1186/s12915-021-00958-w获得。
Organoids are morphologically heterogeneous three-dimensional cell culture systems and serve as an ideal model for understanding the principles of collective cell behaviour in mammalian organs during development, homeostasis, regeneration, and pathogenesis. To investigate the underlying cell organisation principles of organoids, we imaged hundreds of pancreas and cholangiocarcinoma organoids in parallel using light sheet and bright-field microscopy for up to 7 days. We quantified organoid behaviour at single-cell (microscale), individual-organoid (mesoscale), and entire-culture (macroscale) levels. At single-cell resolution, we monitored formation, monolayer polarisation, and degeneration and identified diverse behaviours, including lumen expansion and decline (size oscillation), migration, rotation, and multi-organoid fusion. Detailed individual organoid quantifications lead to a mechanical 3D agent-based model. A derived scaling law and simulations support the hypotheses that size oscillations depend on organoid properties and cell division dynamics, which is confirmed by bright-field microscopy analysis of entire cultures. Our multiscale analysis provides a systematic picture of the diversity of cell organisation in organoids by identifying and quantifying the core regulatory principles of organoid morphogenesis. The online version contains supplementary material available at 10.1186/s12915-021-00958-w.
登录
查看更多内容
影响因子：
16.6
作者：
Cetera M;Ramirez-San Juan GR;Oakes PW;Lewellyn L;Fairchild MJ;Tanentzapf G;Gardel ML;Horne-Badovinac S
通讯作者：
Horne-Badovinac S
体内成像显示成年小鼠肠道中存在隐窝分裂和融合现象
影响因子：
29.4
作者：
Bruens L;Ellenbroek SIJ;van Rheenen J;Snippert HJ
通讯作者：
Snippert HJ
影响因子：
56.9
作者：
Dumortier, Julien G.;Le Verge-Serandour, Mathieu;Maitre, Jean-Leon
通讯作者：
Maitre, Jean-Leon
影响因子：
4
作者：
Ferrari, Aldo;Veligodskiy, Alexey;Kroschewski, Ruth
通讯作者：
Kroschewski, Ruth
影响因子：
4.6
作者：
Hoette, Katharina;Koch, Michael;Pampaloni, Francesco
通讯作者：
Pampaloni, Francesco