无标记细胞成像分析

6月6日，深圳市倍捷锐生物医学科技有限公司（以下简称：倍捷锐）在厦门成功举办 “光学无标记高内涵定量相位成像产品发布会”， 正式发布两款基于自主研发的定量相位成像技术的生物成像产品系列:Basic系列与Pro系列。Basic 系列（来源：倍捷锐）Basic系列产品可实现高速、动态的活细胞分析，支持微流控分析、AI细胞识别等功能，可用于活细胞的高通量筛选等应用，同时兼容荧光成像系统。Pro系列（来源：倍捷锐）Pro系列产品具备更高精度与更强功能定制能力，可实现细胞精细结构的定量分析、活性与产量分析、细菌种类分析等，支持深度定制及荧光成像功能，服务于科研及合成生物等方向。无标记高内涵成像成像对比（来源：倍捷锐）倍捷锐致力于开创新性先进光学成像技术，并以无标记高内涵显微术-定量相位成像技术（QPI）作为核心，拓展其在生物医学的产业方向的应用。QPI技术能够定量表示细胞产生的形貌和动态变化，无需标记染色，只需通过测量被测微观物体透射光（或反射光）的相位延迟，即可生成反映物体形态学和动力学的图片。因此，QPI技术能够实现对细胞无损、长时间成像分析，降低对荧光等耗材的依赖。倍捷锐科技有限公司成立于2018年，坐落在香港科学园内。创始人来自麻省理工学院、香港中文大学、波士顿大学等高校。公司致力于开发国产创新先进光学成像产品，并以定量相位成像技术作为核心，拓展其在生物医学、微纳加工、材料等产业方向的应用。团队历经三年多时间，借助香港中文大学的科研实力，构建了完善的产学研转化模式，实现了细胞特性、血液分析多维度的检测技术积累。目前，倍捷锐团队拥有包括美国地区在内多项自主核心知识产权，完成3代原型机开发，与斯坦福、清华大学、浙江大学等国内外多所高校合作，原型产品已进入科研、工业领域实际应用。

活体光学成像(Optical in vivo Imaging)主要采用生物发光（bioluminescence）技术与荧光（fluorescence）技术。生物发光是用荧光素酶(Luciferase)基因标记细胞或DNA，今天，生物发光标记物可以标记到任何一种基因上，使对基因功能的全面细致研究成为现实。而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP, Cyt及dyes等）进行标记，利用荧光蛋白在外源光源或是内源发光照射下被激发产生的荧光作为检测信号。研究人员能够利用一套非常灵敏的光学检测仪器直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。 该技术可被广泛应用于标记细胞或基因的示踪及检测；基因治疗在活体动物体内直接的观察和检测；基因组、蛋白组学、药学及生物技术在活体动物内的研究；药物及化学合成药物的药物代谢及毒理学监测；食品菌落生长成像；皮肤医学中皮肤疾病的体内成像；法医鉴定；微孔板成像，例如：免疫分析、报告基因、基因探针和嗜菌作用分析等；荧光团的体内成像，例如：Alzheimer疾病研究中结合嗪的β-淀粉沉淀物分析；转基因植物中通过报告基因对生理周期节奏的研究；凝胶成像分析等等。 但在研究过程中，研究者们必须事先用基因技术进行荧光素酶基因标记，或者某种荧光报告基团标记。目前活体光学成像系统的知名制造商，如Berthold、GE、Xenogen、Photometrics、Carestream Health等，不仅为客户提供先进的仪器，也提供具体实验所需的整套解决方案，包括试剂、实验手册、特殊用途的质粒、细胞株、转基因动物、细胞处理和动物处理设施等配套技术支持。出色的多任务处理能力，人性化的整体设计，便捷精确的操作系统，使实验室影像分析领域进入了一个全新的时代。 下面以研究干细胞活体移植后的存活率为例，简介一两种内源性荧光色素标记的实验方法，供专业人士参考。 用荧光色素DiD标记 间充质干细胞 1. 先用胰蛋白酶消化待标记材料，使之成为一定密度的悬浮液； 2. 从细胞培养箱中取出间充质干细胞，吸取含原有培养基的细胞悬浮液进行标记； 3. 用10 ml Mg/Ca-free PBS （不含钙镁离子的磷酸缓冲液）清洗细胞，吸去PBS， 钙镁离子会影响胰蛋白酶的活性，必须小心； 4. 加入预热的0.05% 胰蛋白酶液，加液量以T75型瓶为例，每瓶加5ml， 确保瓶的表面被完全覆盖； 5. 在细胞培养箱中37° C 孵育约 5 分钟； 6. 然后在显微镜下确认细胞已经完全分散，如果有细胞贴壁情况，轻拍若干次或延长孵育时间直至酶解消化完全成功； 7. 加入等量含 10% FCS的培养基中和胰蛋白酶； 8. 用移液器反复吸取几次确保细胞均匀分散； 9. 然后移取细胞悬浮液至15ml 已灭菌的有盖聚丙烯离心管中； 10. 400 RCF离心5 分钟； 11. 小心移去上清液，不要扰动细胞； 12. 将细胞重新悬浮于DMEM 并进行计数； 13. 需要待标记细胞在无血清DMEM溶液中的密度应为1x106 /ml ； 14. 每ml细胞悬浮液加入5 ?L DiD 染色液； 15. 用移液器将染色液与细胞悬浮液混合均匀； 16. 在6孔低附着性细胞板上37 °C 孵育20分钟； 17. 孵育完全后移取细胞悬浮液至15ml 已灭菌的有盖聚丙烯离心管中； 18. 400 RCF离心5 分钟； 19. 小心移去染色液，不要扰动细胞； 20. 用PBS清洗细胞，用移液器反复吸取几次确保细胞均匀分散； 21. 重复洗三次； 22. 细胞重新计数并用台盼蓝染色法检测细胞活性； 23. 可以进行活细胞成像了！ 用荧光色素ICG标记 人胚胎干细胞 1. 必须先准备好吲哚菁绿溶液（血容量、心输出量、肝功能测定剂）作为对照品 ，然后使之与转染试剂鱼精蛋白（抗凝血作用）混合； 2. 测出1ml吲哚菁绿溶液的活力，然后在100 ?L DMSO中溶解ICG； 3. 向混合物中加入 400 ?L Dulbecco的改良Eagles 培养基 (DMEM + 10% 胎牛血清)， 震荡均匀，吲哚菁绿溶液终浓度为2mg/ml； 4. 加入转染试剂鱼精蛋白，鱼精蛋白作为对照品的载体，使之能够有效进入细胞； 5. 在300 ?L ICG 和 300 ?L 无血清Dulbecco改良 Eagles 培养基中混入 5 ?L 硫酸鱼精蛋白溶液, 使之终浓度为 10mg/ml,； 6. 震荡5分钟使之形成复合物，标记溶液制备完毕； 7. 从 hESC 10mm Petri 培养皿中移去原有培养基； 8. 加入5ml预热的 DMEM； 9. 加入制备好的鱼精蛋白/ICG 溶液， 37 °C下孵育1h； 10. 孵育完全后移去染色液； 11. 用5 ml PBS漂洗培养皿以清除染色液； 12. 移去 PBS 再加入 5ml 0.25 % 胰蛋白酶液，37 °C下孵育5分钟使之酶解，适当震摇培养皿效果会更好； 13. 用移液器反复吸取几次确保细胞均匀分散； 14. 加入等量含 10% KSR的培养基中和胰蛋白酶； 15. 然后移取细胞悬浮液至15ml 已灭菌的有盖聚丙烯离心管中，400 RCF离心5 分钟； 16. 在全培养基中悬浮细胞； 17. 如果还有细胞团块，可以移去原有培养基用10ml预热的全ESC培养基重新悬浮细胞，重复酶解再离心； 18. 在这一点上，鼠源饲喂细胞需从hESCs中分离； 19. 然后将细胞悬浮液移至涂布琼脂的10 cm 培养皿中； 20. 37 °C 孵育 45 分钟，注意不要晃动培养皿，如此鼠源饲喂细胞会贴壁而干细胞保持悬浮； 21. 从Petri 培养皿中移出已标记的单细胞人胚胎干细胞悬浮液； 22. 细胞重新计数并用台盼蓝染色法检测细胞活性； 23. 可进行活细胞成像了！

近年来，红外光谱和显微成像技术有了突飞猛进的发展,尤其是在生命科学领域，得益于红外光谱技术对于分子结构的敏感性，其能够在无任何标记的情况下实现对生物样品成分的鉴定和分布解析，这对于不便于荧光标记的一些生物样品鉴别十分有利。然而目前大多数的红外光谱空间分辨率受限于红外光的衍射限，只有10-20 μm，且依赖于红外光波波长。另外多数红外检测设备对于生物样品制样过程也有着严格要求，如样品切片厚度，细胞和组织尺寸，含水量，需要荧光染色等，这对于生命科学研究非常不利。 针对上述问题，美国photothermal spectroscopy corp公司经多年潜心攻关，研发出非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统—mirage，该设备凭借其有的光学光热红外（o-ptir, optical photothermal infrared）技术克服了上述问题，将红外光谱的空间分辨率提升至亚微米（~500 nm）；无需制备薄片，直接测试较厚样品，大地简化了制样过程、提高测试效率；同时可实现无接触式地快速简易测量，有效避免了传统atr模式下的散射像差和交叉污染。且该设备在反射模式下所得谱图与透射模式下ftir完全一致，还可以选配透射模式，十分适用于液体样品和一些特殊混合样品，大的扩展了光热红外在生命科学领域的应用范围(如图1所示)。这项先进技术让mirage有别于传统的红外测试设备，能够对生命科学领域的常用样本，诸如细胞爬片，病理组织切片，单细胞细菌等有良好的兼容性，并让活细胞观测成为可能。除此之外，mirage还可与拉曼光谱进行联用，实现同时同地相同分辨率的ir和raman测试，且无荧光风险，能够帮助研究者更快速全面的确定所分析生物样品的化学组成信息。图1. o-ptir光学光热红外显微镜，工作原理及钙化乳腺组织的o-ptir红外成像图 光学光热红外o-ptir在生命科学领域应用的显著优势：1.亚微米的空间分辨率；2.可直接获取液体中活细胞的红外成像；3.灵敏度高，可直接观测单细胞 (如细菌、哺乳动物细胞等)；4.无米氏散射干扰，即使在细胞边缘也不受影响；5.高的光谱分辨率；6.无需直接接触即可测量软组织的红外光谱；7.可实现红外和拉曼同步测量；8.可实现超过10 μm厚的样品测试，直接置于载玻片上观察分析；9.可配置化的红外光源；典型案例分析：1.感染疟原虫的红细胞表征 疟原虫属寄生虫引起的疟疾是威胁生命的主要疾病之一，而疟原虫引发的感染周期十分复杂，因此在细胞和分子水平观察疟原虫的变化对于研究疟原虫的致病有着重要意义。agnieszka m. banas等人通过使用o-ptir对疟原虫感染的红细胞在亚微米尺度的分子特征变化进行了表征，结果显示正常红细胞的蛋白呈现环状分布，而感染后的红细胞蛋白质则呈现无规则分布。通过对比传统ftir与基于o-ptir技术能够发现，o-ptir能够提供更为详细的图像分辨率并且能够测量红细胞不同位置的光谱信息。而传统ftir受制于米氏散射限制，效果较差。图2. 对比ftir与o-ptir对红细胞成像的结果：(a)红细胞的白光图；(b)图a中红色方块放大的区域；(c,e)ftir的蛋白/脂质空间分布的红外成像；(d,f)o-ptir的蛋白/脂质空间分布的红外成像；(g)红细胞的ftir红外光谱；(h)红细胞的o-ptir红外光谱 (g,i)疟原虫感染红细胞和正常红细胞的pca（pc1&pc2，pc1&pc3）得分；(h,j)疟原虫感染红细胞和正常红细胞的pca（pc1&pc2，pc1&pc3）得分 参考文献：b. [malaria] “comparing infrared spectroscopic methods for the characterization of plasmodium falciparum-infected human erythrocytes” (nature communication chemistry, https://doi.org/10.1038/s42004-021-00567-2). advantages: 1, 3, 4, 5, 6 2.单个病毒的红外成像 受制于红外限分辨率的限制，单个病毒的红外光谱成像一直以来都是十分困难的，对于只有100 nm左右的病毒进行红外光谱成像显得十分无力。yi zhang等人使用o-ptir技术成功实现对单个痘病毒进行了检测，并成功观测到了病毒的外形，并对病毒表面的蛋白的光谱进行了表征。图3.单个痘病毒的光谱和成像表征。(a)痘病毒的干涉散射图像 (b)痘病毒1550cm-1波束下的mip图像 (c)痘病毒1650cm-1波束下的mip图像 (d)随机选取病毒上4个点的光谱 参考文献：“vibrational spectroscopic detection of a single virus by mid-infrared photothermal microscopy” (analytical chemistry, https://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.0c05333). advantages: 1, 3, 4, 5, 6 3. 光学光热红外o-ptir与raman光谱协同分析固定或活的单细胞 英国曼彻斯特大学的peter gardner教授近期发表了他们关于活(和固定)细胞振动光谱分析的新研究结果。作者使用光学光热红外o-ptir与raman光谱，并借助于两个激发源（qcl和opo激光器），对细胞进行了宽光谱范围的覆盖，从而使所有与生物学相关的分子振动都能被检测到，且保持一致的亚微米的空间分辨率。此外，红外光谱采集与拉曼光谱有效的结合起来，在相同的激发位置，形成振动互补，得到一套完整的振动光谱信息。如下图所示，该红外和拉曼的组合方式可以用来分析液体环境中固定或活细胞的亚细胞结构，其中的蛋白质二次结构及富脂体均可以在亚微米尺度上被有效地识别出来。 图4. o-ptir观测固定未染色mia paca-2细胞成像。(a)固定的未染色的mia paca-2细胞的光学图像；(b)红色方块区域的放大图像；(c)opo波束段的o-ptir红外光谱；(d)qcl波束段o-ptir的红外光谱；(e)黑色区域的拉曼和红外光谱 参考文献d. [mammalian cancer cell] “analysis of fixed and live single cells using optical photothermal infrared with concomitant raman spectroscopy” (analytical chemistry, https://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.0c04846). advantages: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 74. o-ptir与s-xrf联用探究阿尔兹海默症阿尔兹海默症是老年痴呆症常见的病因之一，而淀粉样β蛋白沉淀是引发ad的重要病因之一，因此对于淀粉样β蛋白分布的研究就显得十分重要。nadja gustavsson等人通过o-ptir成功观测到了神经中的淀粉样β蛋白分布，并且结合s-xrf分析发现铁簇与淀粉样β-折叠结构和氧化的脂质存在共定位关系。这项研究充分预示了o-ptir/s-xrf联合技术可在ad疾病的研究中发挥重要作用。图5.单个神经元的o-ptir与x光荧光成像。（a）单个神经元的光学（左）与o-ptir图像（中和右）（b）神经元上铜、铁的分布（c）铁与蛋白叠合图（d）铁与脂质的叠合图参考文献[neuron] “correlative optical photothermal infrared and x-ray fluorescence for chemical imaging of trace elements and relevant molecular structures directly in neurons” (“light: science & applications” https://doi.org/10.1038/s41377-021-00590-x) advantages: 1, 3, 4, 5, 6 用户单位： 用户评价：

近日，华东理工大学光遗传学与合成生物学交叉学科研究中心杨弋、朱麟勇、陈显军团队在活细胞蛋白质标记与成像研究中取得重要进展，相关研究在《细胞发现》发表。 人造荧光蛋白及荧光探针。华东理工供图生物过程可视化一直吸引着科学家的好奇心。不同类型的荧光成像工具可以帮助科学家观察生命体中多种生物事件的发生过程，其中最著名的是荧光蛋白标记技术。荧光蛋白及其衍生技术经历了近30年的飞速发展，为生物学各个领域的研究作出了极大贡献，但伴随着显微镜技术的飞速发展，现有荧光蛋白的性质已经难以适应新型仪器的成像要求。相比之下，基于蛋白质标签和激活型荧光团的荧光标记工具凭借其理化性质成为新的研究热点。该团队针对自催化蛋白质标签SNAP-tag，设计开发了高信噪比的青色人造荧光蛋白SmFP485。SmFP485的荧光产生十分迅速，避免了荧光蛋白生色团成熟导致的延迟，因此可以用于实时监测蛋白质的合成过程。研究团队随后对SmFP485的结构进行了解析，探究了人造荧光蛋白的荧光激活原理。在此基础上，研究团队通过化学进化方法设计出一系列光谱覆盖绿色到近红外波段的人造荧光蛋白，它们均具有高亮度和高信噪比特点，特别是其在近红外波段的亮度已远超现有成像工具，能够对活细胞以及活体动物中的蛋白质表达、蛋白质降解、蛋白质组装、蛋白质相互作用以及蛋白质运输进行原位实时标记与成像。最后，研究团队在多色人造荧光蛋白的基础上，采用蛋白质与荧光团共进化的方法设计开发出一系列光谱涵盖青色到近红外波段的钙离子遗传编码荧光探针，实现了对哺乳动物细胞中钙离子震荡的实时监测，为荧光探针的构建提供了新的荧光载体。综上，研究团队开发了一系列高性能人造荧光蛋白，它们具有荧光产生迅速、亮度高、信噪比高、光谱范围广等优点，为活细胞以及活体动物中蛋白质的可视化提供了有力工具，同时也为荧光探针的构建提供了新的思路和策略。

前言 随着人类对生物学领域深入探索和科技创新的不断发展，目前越来越多的研究院所和生物制药公司将细胞水平的功能性研究、模型建立及药物筛选做为一个重要的研究/研发手段。而高内涵成像分析系统就为这种细胞水平的研究提供了集高分辨率、自动化、智能化及海量信息为一体的新的检测平台。干细胞（stem cells）是一类具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体干细胞。正是干细胞的这种特性，为细胞生物学的研究提供了更有力的永生化的稳定细胞株。干细胞水平的研究比在普通的细胞株提供了更接近临床相关性的生理学信息；并且比原代细胞相比更容易获得，且具有更好的实验重复性。 干细胞的研究与其他细胞水平的研究有一些相似之处，但其关键的不同点在于在干细胞的研究过程中干细胞的分化。干细胞水平的实验比传统的单线性/单参数的实验具有更多的检测目标，包括其分化能力、分化过程、分化类型及不同类型的量化分析统计等。高内涵成像分析系统以其自身的高分辨率、多参数及智能化分析的特性，恰如其分的满足了干细胞研究的以上需求，而高内涵成像系统的自动化和高通量的特点又以海量的有效数据加速了该研究的过程。 利用高内涵成像分析系统可完成干细胞研究的自动化图像获取及多参数分析，目前常用的全能性干细胞分化研究主要有三类：造血细胞、神经细胞和诱导型多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPS）来源的心肌细胞（图1）。图1：全能干细胞分化层次图应用实例1． 神经祖细胞向神经球分化研究冷藏保存的神经祖细胞（StemCell Technologies, mouse Cells）培养在6孔板内，在培养基中加入不同的生长因子，培养6天后通过ImageXpress Micro对每孔内神经球进行无标记相差成像，并对的神经球的面积进行自动化定量分析。结果如下（图2）： 图2：神经球无标记检测及分析（ImageXpress Micro 20X 相差物镜）2． 神经干细胞向神经元及胶质细胞分化研究神经干细胞在加有EGF（表皮生长因子）和bFGF（成纤维细胞生长因子）的培养基中培养1-2天，然后在分化培养基中培养12-14天。加入EPO（促红细胞生成素）后，检测为神经球向神经元及胶质细胞的分化情况。ImageXpress Micro进行自动化图像获取，运用细胞分类（Cell Scoring）模块进行神经元/胶质细胞阳性率分析，运用神经生长（Neurite Outgrowth）模块进行神经元突触长度及数量分析。结果如下（图3）：图3：神经干细胞分化检测及分析。图（上）表示加入（左）及不加（右）神经细胞的分化图片；图（下）表示不同条件下神经元细胞的阳性率（左）及神经元突出的长度（右）。（ImageXpress Micro 20X物镜）3． 造血祖细胞向骨髓细胞及血细胞分化研究人源CD34+造血祖细胞培养在96孔板中，加入多种不同的造血细胞因子组合（SCF+Flk3+TPO/SCF+IL-3+GM-SCF）后，通过检测CD45和CD15两种标记物在细胞内的表达量，统计分析不同造血细胞因子组合对造血祖细胞的自我更新能力及骨髓细胞分化能力的变化。结果如下（图4）：图4：检测细胞内CD45和CD15的阳性率，评价造血祖细胞在不同条件下的自我更新能力及定向分化能力4． 诱导型多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPS）向心肌细胞分化研究iPS细胞（Celprogen）在专用培养基中培养3-7天，同时检测7种不同标志物的表达量，以判断心肌细胞分化及成熟的状态。下图（图5）中显示Oct4（干细胞标记物）和a-Actinin（心肌细胞标志物）在细胞内的表达情况：图5：iPS细胞分化情况（ImageXpress Micro 20X 物镜）5． iPS细胞来源的心肌细胞跳动实验临床前安全性评价是药物研发过程中非常重要的环节，早期的心脏毒理学研究将会大大降低在进入临床研究阶段后因药物毒性带来的投入风险。iPS细胞来源的心肌细胞跳动实验为药物心脏毒性评价提供了一个高效的体外细胞水平的检测方法。心脏跳动可通过传统电生理的方法来检测，用高内涵成像分析系统来进行检测及分析是一个全新的挑战。Molecular Devices公司最近一代的高内涵成像分析系统ImageXpress Micro XL以其最新一代的检测器sCMOS（采样频率可达100pfs）和自定义模块分析功能，完全可出色完成心肌细胞跳动实验的快速检测及分析要求。iPS细胞来源的心肌细胞单层培养在96或384孔板中，心肌细胞会自发跳动同步收缩。加入Calcein-AM染料孵育10min后，撤掉培养基，再加入不同浓度的化合物，置于ImageXpress Micro XL活细胞培养装置中，检测心肌细胞跳动频率的变化。结果如下（图6）：图6：iPS细胞来源的心肌细胞跳动实验（ImageXpress Micro XL 20X 物镜）总结 干细胞研究作为一种复杂的细胞水平检测模型，需对干细胞的生长、增殖、分化能力、分化类型及状态等多种参数进行检测及定量分析，为疾病治疗研究及药物研发提供了更有效的研究手段。Molecular Devices公司的ImageXpress高内涵系统提供了集高分辨率、自动化、智能化及海量信息为一体高内涵成像分析系统完全解决方案，可满足以上研究需求（图7）。图7：Molecular Devices公司针对干细胞研究的高内涵成像系统完全解决方案

项目编号：SDJDHF20220589-Z355项目名称：山东大学质量标记单细胞多维分析系统采购项目预算金额：650.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：650.0000000 万元（人民币）采购需求：标包货物名称数量简要技术要求1质量标记单细胞多维分析系统 1台详见公告附件合同履行期限：详见招标文件要求。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：山东大学地址：山东大学中心校区明德楼联系方式：王老师 0531-883697972.采购代理机构信息名称：海逸恒安项目管理有限公司地址：山东省济南市历下区华润置地广场A5-6号楼27层联系方式：李雨莹 0531-82661997；139641595153.项目联系方式项目联系人：李雨莹电话：053182661997山东大学质量标记单细胞多维分析系统采购项目公开招标公告(1).pdf

项目编号：SDJDHF20220589-Z355项目名称：山东大学质量标记单细胞多维分析系统采购项目预算金额：650.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：650.0000000 万元（人民币）采购需求：标包货物名称数量简要技术要求1质量标记单细胞多维分析系统 1台详见公告附件合同履行期限：详见招标文件要求。本项目( 不接受 )联合体投标。公开招标.jpg

生命科学研究过程离不开各类科学仪器的帮助，仪器信息网特别策划话题：“生命科学技术平台经验分享”，邀请高校、科研院所公共技术平台的老师分享技术心得和经验，方便生命科学领域研究人员了解相关技术进展，学习仪器使用方法。本篇由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心化学生物学技术平台陈铭研究员和高级工程师赵宏伟联合供稿，以下为供稿内容：高内涵成像分析系统，通俗来讲就是自动化成像平台和图像定量分析平台的集成，于20世纪90年代中后期推出第一代产品。高内涵成像分析系统的出现得益于自动化技术的进步，也依赖于计算机辅助的图像自动采集和信息提取能力的提升，其鲜明特点就是图像采集速度快、样品检测通量高、数据分析功能强。高内涵主要应用于高通量药物筛选和功能基因组筛选的细胞表型类实验检测，也适用于中低通量的细胞学研究中实验条件的摸索和优化。本文主要从图像高通量采集和图像批量分析两个方面介绍一下应用心得，并简要介绍一下我们在高内涵使用中遇到的一些思考。1. 自动化成像：图像采集要兼顾成像速度和成像质量的平衡作为高通量检测设备，高内涵的成像速度非常快，现在的技术能在5分钟之内完成一整块384孔板的单通道单视野的高质量图像采集。高内涵的成像对象通常是板底透明的微量多孔板，包括1-1536孔板，其中以96孔板和384孔板的使用最为常见。当然，借助于适配器的使用，也可以实现对培养皿和玻片的观察。根据板底材质的不同，分为PS材质多孔板和玻璃底多孔板，其中板底透明的黑色PS材质微孔板使用较广泛。根据板底厚度的不同，板底厚度大于200 μm的属于厚底板，小于等于200 μm的属于薄底板。薄底板多用于高数值孔径物镜的成像，厚底板适配于长工作距离物镜。同时，由于高数值孔径物镜比较宽，容易与多孔板边缘的裙边相撞，导致多孔板最外面的一圈的孔无法成像，现在也有低裙边的多孔板来兼容高数值孔径物镜的整板成像。此外，出于特定的实验目的，还有一些特殊的板型，也可以在高内涵上进行图像采集，比如适用于3D 类器官培养的U型底多孔板，用于研究细胞迁移能力的Transwell孔板等。区别于一般的荧光显微镜，高内涵属于自动化的倒置荧光显微镜，通常搭配自动化的载物台来驱动多孔板的移动。目前通用的载物台是机械载物台和高精度磁悬浮载物台，可以实现连续时间点成像后稳定的视频输出。由于所有的微孔板的板底都无法保证厚度是绝对一样的，因此高质量图像采集的自动化还依赖于精确自动聚焦技术的发展。常用的聚焦方式包括基于激光的硬件聚焦和基于图像的软件聚焦。基于激光的硬件聚焦是通过光源的反射或折射实现的，利用近红外激光探测微孔板的底部界面作为自动聚焦的参照，特点是速度快、重复性高、光毒性低。我们平台目前使用的高内涵设备的聚焦方式为硬件聚焦，包括双峰探测和单峰探测两种板底探测方式。双峰探测的原理是利用激光探测微孔板板底下表面和空气之间的界面得到第一个探测峰，物镜继续向上移动，激光会探测到微孔板板底上表面和溶液之间的界面得到第二个探测峰，对于样品的聚焦就是在第二个探测界面上加上聚焦高度实现的。这种双峰探测方式可以保证同一个荧光通道的图像都是在样品的同一高度上采集得到，聚焦精确，但同时也相对容易受到一些因素的干扰造成聚焦困难，包括微孔板板底的厚度及均一度，以及溶液的性质和体积等。当使用低倍物镜或检测玻片样品时，双峰探测模式不再适用，只能使用单峰探测方式，即在自动聚焦时只能探测到多孔板板底的下表面和空气之间的界面或者玻片和空气之间的界面。单峰探测模式下，自动聚焦的实现是把单峰界面作为聚焦参照，加上板底厚度或玻片厚度作为理论上的第二个界面从而实现样品的自动聚焦。这种单峰探测方式下聚焦更容易些，但共聚焦成像的精确度会降低。需要特别注意的是硬件聚焦对于板底的洁净程度要求较高，多孔板在进行成像前最好用喷过消毒酒精的无尘纸擦拭，而且要保证物镜镜头洁净无尘，避免因为板底和物镜上的灰尘造成聚焦失败。另外有些自动化微孔板成像设备，还配置了软件聚焦模式。软件聚焦是指机器自动在z轴上拍摄一系列图像，根据算法挑选最大对比度的图像作为样品图像，这种软件聚焦模式速度通常较慢，而且容易因细胞碎片或死细胞等原因导致聚焦不精确。作为显微镜，高内涵的成像模式也包括宽场成像和共聚焦成像。高内涵仪器上宽场成像用途比较广泛，但对于一些信噪比很低的实验或者需要观察亚细胞结构的筛选则必须使用共聚焦成像。为了适配检测通量和检测速度，因此高内涵上的共聚焦只能是转盘共聚焦，有效提高了成像速度的同时但也会导致图像分辨率受一定损失。目前主流的高内涵品牌推出的共聚焦，有较低端的LED光源的单转盘共聚焦，也有激光光源的双转盘共聚焦。由于共聚焦排除了非焦平面的杂散光，到达样品的激发光的光子数量的急剧锐减，微透镜双转盘共聚焦能极大地提高到达样品的光子数量，从而达到比较好的成像效果。高内涵的共聚焦通常搭配水镜使用，与空气镜相比，水镜的透光量是空气镜的4倍以上。另外，目前虽然有的高内涵搭配了油镜，但是油镜并不适用于高通量筛选，进行稳定的大规模自动化实验时还是空气镜和水镜更为适用。作为高通量自动化仪器，高内涵通常会搭配机械臂和多孔板堆栈来提高检测通量。考虑到荧光成像样品最好避光保存，降低荧光淬灭或衰减风险，在使用多孔板堆栈时，条件允许的情况下最好能做适当的避光措施以更好地保护样品的荧光信号。在实际科研应用中，有的实验细胞密度较低，有的实验因为药物处理或siRNA处理导致的细胞毒性问题使部分样品孔内细胞比较稀疏，有的类器官成像实验中样品只存在于孔内的部分区域，对于上述这些情况可以考虑使用低倍物镜进行预扫描，对扫描结果进行简单的图像分析确认精确的检测区域，再对目标区域进行高倍物镜下的正常图像采集。这不仅可以节省大量的检测时间，同时也避免了大量冗余数据的产生。2. 细胞图像分析：标准化、多参数、高通量、无偏差高内涵图像采集速度快和检测通量高的直接结果是会产生海量的图像数据，因此，标准的、无偏差的批量图像分析是必不可少的。同一批次的筛选样品，设置一个通用的图像分析方法，可以稳定的用于所有筛选数据的批量分析。高内涵分析软件能够根据细胞图像提取数百到数千个特征参数，用于定义或区分不同细胞表型，也可以输出所有的特征参数用于实验数据的评价。高内涵的图像分析软件可包含三个难度的分析模式：简单的预设方法模式，灵活的模块化组合模式，以及难度最大的个性化分析方法开发模式。预设方法模式对操作新手比较友好，按照实验类型简单修改后套用即可，比如细胞计数、荧光强度分析、细胞增殖分析、细胞凋亡分析、蛋白核质转位分析、蛋白受体内化分析、Spot分析等等。由于面临的实验需求多种多样，在我们平台的实际科研应用中高内涵图像分析通常采用灵活的模块化组合模式，优化调整不同的模块参数使其更加贴合具体的实验需求。基于这种分析模式，细胞的亚群分析、基于图像的纹理分析、细胞周期分析、Spot分析、神经细胞分化分析、单细胞迁移轨迹追踪分析、微核分析、类器官分析、免疫细胞杀伤分析等实验类型，都已获得很好的分析效果。图像分析主要包括以下步骤：图像的处理、图像分割、特征参数的定量和提取、细胞亚群分类和结果输出。图像分析环节特别具有挑战性的步骤就是图像分割，尤其是对于样品质量比较差或者是没有荧光标记的明场图像而言。对于细胞分布不均匀，细胞核拥挤成团的样品的分割，往往要尝试很多分割方法，包括对图像进行锐化或模糊化处理、通道叠加、调整细胞识别方法的荧光阈值或对比度、优化不同切割方法的参数等，从而获得最好的分割效果。对于分割不理想的图像，可以将细胞区域和背景区域分割，对细胞区域进行整体定量。现在随着机器深度学习技术在高内涵图像分析软件中的应用拓展，软件图像分割能力已得到很大提升。当微孔板上孔内细胞表型的异质性比较大的时候，采用整孔平均值这样的参数定义不同处理之间的差异时，往往信号的窗口比较小。为了增大信号窗口，可以考虑采用将细胞群体划分为不同的亚群，针对不同的亚群进行数据分析，或者是计算某个亚群在群体细胞中的占比。对于荧光图像的分析，多数情况下平均荧光强度（即mean-mean值，每个孔内所有像素点的平均荧光强度）可以反映不同孔之间的差异，但当不同处理导致细胞形态发生变化时，总荧光强度的平均值（即sum-mean，每个孔内所有细胞的总荧光强度的平均值）更能反映真实的孔间差异。对于一些荧光强度比较低的样品，阴性样品和阳性样品的信号窗口不够大的时候， 通过扣除背景信号，也可以提高阴性阳性之间的信号窗口。我们常用的背景信号的计算方法有四种：① 通过平均荧光强度和对比度，反推背景荧光强度；②通过纹理分析，找出没有细胞的区域定义为背景区域，定量该背景区域的荧光值为背景荧光强度；③圈选细胞之外的一圈无细胞区域为背景区域，定量该区域的荧光强度；④制备没有荧光标记的细胞孔，该孔的荧光值作为背景荧光。高内涵分析软件虽然能够对细胞图像提取成百上千个生物学参数，但大多数情况下，简单表型只需要其中一个或几个参数就可以进行数据评价，判断药物处理效果和反映趋势。常用的参数包括：荧光强度、荧光总强度、细胞数量、细胞面积、阳性细胞比例、荧光强度比值等。但是有一些复杂的细胞表型，无法用单个或几个参数进行简单区分，这时候结合软件的机器自学习功能/深度学习功能，利用多参数体系对细胞群体进行分类，可能更容易实现不同表型的区分。3. 高内涵系统使用过程中需注意完善的地方总的来说，高内涵细胞成像和图像分析功能都很强大，但是在实际的使用中也面临着一些问题和挑战。首先，高内涵实验产生的数据量非常庞大，高效安全的数据存储管理非常重要。如果由于配套电脑的硬盘容量跟不上实际实验规模的需求，仪器管理员往往会处于频繁的数据备份和硬盘清理工作中。同时也需要有高速稳定的数据信息传输途径，确保采集好的图像能及时传输到分析软件系统，避免发生数据丢失的情况。其次，图像分析对电脑的运算性能要求比较高，特别是有些类型的图像分析方法步骤复杂，定量参数繁多。比如单细胞实时追踪实验，需要对单个细胞的多个连续时间点进行多参数定量统计，最后的结果输出阶段也需要对单个细胞数据进行呈现，因此对电脑的运算能力很有挑战。如果配置的数据分析电脑性能与这类图像分析的需求不太匹配，往往会导致分析速度过慢甚至容易发生宕机现象。最后，对于实心的类器官样品，目前常见的高内涵系统的激光穿透效率和成像分辨率还不足够理想，重构获得的三维图像可以用于获取体积面积等参数，但还不太能对球体深处内部细胞进行高质量分割，也较难获取准确的蛋白定位信息。相信这也是高内涵成像系统在未来发展提升中会逐渐优化解决的一些要点。本文作者：赵宏伟，化学生物学技术平台，高级工程师陈铭，化学生物学技术平台，平台主任，研究员

为帮助广大实验室用户及时了解高内涵成像前沿技术、创新产品与解决方案，向用户传递准确、实用的技术干货和宝贵的实验经验，仪器信息网特别组织策划“高内涵成像技术”主题约稿活动(点击查看)。本期，特别邀请到中国科学院分子细胞科学卓越创新中心化学生物学平台技术主管韩帅博士谈一谈高通量自动化成像及分析设备方面的使用心得。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 韩帅 高级工程师韩帅，博士，高级工程师，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心化学生物学平台技术主管，负责功能基因组筛选、高内涵筛选及单细胞转录组测序文库构建等技术体系搭建，为药物新靶标发现等高通量筛选项目提供技术咨询和服务。建立了多种基于高内涵的高通量筛选体系，作为主编组织编写了《高通量筛选技术实验手册》及《高内涵成像与分析实验手册》；利用自动化设备建立了基于384孔板模式的单细胞转录组自动化建库体系。所建立的技术体系帮助用户在Nature、Cell、Cancer Cell、Nature Genetics等知名期刊发表多篇研究论文。俗话说：“眼见为实”，显微成像技术是生命科学研究领域中至关重要的检测手段之一。随着自动化技术与显微成像技术的融合，以及图像分析技术的提升，涌现出了一大类高通量自动化成像及分析仪器。这类仪器不仅可以帮助我们在短时间内迅速获取大量图片，而且能够从中提取出多种参数的定量信息。这些特点使其能够最大程度上避免传统高通量筛选检测方式因检测指标相对单一而带来的假阳性和假阴性结果。目前，高通量自动化成像及分析设备在高通量药物筛选、功能基因组筛选及其他多样品检测项目中有了越来越广泛的应用，涉及的领域也涵盖了细胞信号通路、肿瘤、神经生物学、免疫学、传染病学、干细胞等多种生物学研究领域。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心化学生物学技术平台是一个以高通量实验技术为手段，为功能基因组筛选及药物筛选等通量化实验提供服务的技术平台。显微成像是我们开展高通量筛选项目的重要检测手段之一。为了最大程度满足中心乃至全国用户在高通量成像及定量分析方面多元化的实验需求，平台目前配备了5台侧重点不同、各有优势的高通量自动化成像及分析设备。为了帮助用户获得最佳数据，我们对成像实验主要从以下三个方面进行综合考虑：实验标记体系选择、成像设备选择及图像分析方法设置。其中实验标记体系及图像分析方法设置在《高内涵成像及分析实验手册》中有详细描述，本文将结合我们在技术服务过程中的体会，重点就如何选择合适的高通量自动化成像及分析仪器进行讨论。我们参考平台现有的设备，将自动化成像分析仪按照性能特点大致分为三个类别，下文将分类探讨其特点及应用。1. 高内涵成像分析仪高内涵成像分析系统通常具备高分辨率、多通道成像、大样本容量和高通量的能力，配合强大的图像定量分析软件，适用于高度复杂的细胞和生物分子研究，如细胞表型分析、药物筛选等。具体来说，高分辨率的成像能力使研究者能够在微观水平上观察细胞和亚细胞结构的微观细节；其次，多通道成像使得研究者可以同时获得多个生物标记物的信息，为复杂生物学研究提供更全面的数据；高通量性能使得在相对短的时间内处理大量样本成为可能，支持高效的大规模实验和筛选。高内涵成像分析仪配备非常强大的图像分析软件，这是它区分于其他类别高通量成像分析仪的最主要方面。其软件可以自动识别、分割细胞及细胞亚结构，并在此基础上对数目、形态、强度、定位、运动轨迹、纹理等多种参数进行定量化分析。大多分析软件的界面呈现为可自由组合的多种分析模块，用户可以像使用命令语句编写程序一样，根据实际需求非常灵活地将模块按照特定逻辑进行个性化组装，最终获得所需参数。分析软件还可以提供单个细胞的数据，并可根据单细胞数据对整体细胞进行亚群分类，非常适合异质性培养体系的分析。对于动力学实验，分析过程中配合细胞追踪模块（cell tracking）可以拿到每个单细胞的动力学变化数据。很多高内涵的分析软件中还加入了机器自学习或人工智能，对于复杂的表型或高通量筛选过程中会出现的不可预测的多样化表型进行智能化分析。这种智能化的图像分析有助于从庞大的图像数据中提取有意义的信息，加速实验结果的分析和解释。根据光路设计的不同，高内涵又分为共聚焦高内涵及宽场高内涵两大类。共聚焦成像模式最大的优势在于去除了来自非焦面的信号，从而极大地提高图像的信噪比，使图像更清晰。但这并不意味着宽场成像在所有应用中都劣于共聚焦成像。在我们的实际运行过程中，宽场成像可以满足大部分日常需求，例如荧光强度、细胞形态、细胞迁移、周期、类器官大小和数目检测等等。在某些对信噪比要求较高的实验中，共聚焦表现出更大的优势。例如，对比较厚的样品（如类器官或多层生长的细胞）进行成像并需要对单个细胞进行精确定量时，共聚焦成像会去除大量来自非焦面的信号，从而给出更准确的数据；当关注的细胞亚结构尺寸较小（例如自噬小体、蛋白聚集体等呈现为点状的结构）时，共聚焦成像会获得信噪比更高的图像，使计数或荧光强度的分析更加准确；另外，对于信号较弱的样品，由于共聚焦成像一般使用能量强波长单一的激光作为激发光源，且通过pinhole过滤掉大部分来自培养基及板底的背景信号，图像信噪比会较宽场成像有非常显著地提升。高内涵成像分析仪在生命科学研究中的应用非常广泛。在细胞生物学中，它们被用于研究细胞形态学、细胞内信号传导、亚细胞结构等方面。在药物筛选和药物发现中，高内涵成像分析仪可以用于评估化合物对细胞的影响，加速新药物的发现和开发过程。此外，这些设备还在生物标记物研究、基因表达分析、蛋白质相互作用研究等方面发挥着关键作用。2. 分析功能相对简单而明确的自动化显微镜相比于分析功能丰富而灵活但操作门槛较高的高内涵成像分析仪，另外一类仪器应用场景明确且操作简单更易上手。这类仪器在成像方面具有高度自动化的功能，成像速度快，能够拍摄高质量的明场及荧光图像；用户友好的操作界面使得操作者能够轻松设置实验参数、调整显微镜设置，并进行图像采集；但物镜配置往往以低倍镜为主，这些特点决定了这类成像仪器的应用场景基本以细胞整体水平的观测和分析为主，不适用于对分辨率要求更高的细胞亚结构水平的检测；分析软件提供的分析功能相对简单而明确，界面大多以已开发好的分析流程呈现给用户，用户只需优化部分参数的设置即可。结合我们平台的实际运行情况，这类仪器较多的应用是细胞计数、细胞活死分析、病毒感染/质粒转染效率分析、细胞融合度分析/生长曲线绘制、基因表达/细胞整体荧光强度分析、克隆个数分析等。概括来讲，如果实验的定量需求基于细胞计数，或是整体荧光强度，或孔内特定区域的分析（如细胞克隆或细胞融合度），都可以考虑这类自动化显微成像仪器。由于这类仪器低倍镜成像速度快，在以酶标仪读值作为主要检测指标的高通量筛选体系中，我们会根据具体情况建议用户在实验结束之前利用自动化显微镜收集全孔图像，便于后续酶标数据分析过程中对阳性孔或数据异常的孔回溯图像，从而帮助筛选者有效减少传统高通量筛选体系中的假阳性和假阴性。例如，实验结束前，在不影响酶标检测体系的前提下，利用核染色或明场成像统计孔内细胞数，可辅助校正由孔间细胞数差异导致的酶标读值变化。总之，这类仪器虽然功能相对简单，但它们提供了快速而有效的图像获取及简便的定量分析解决方案。3. 自动化活细胞长时程监测设备若要对活细胞样品进行较长时间的跟踪拍摄，通常需要在拍摄过程中提供二氧化碳、温度及湿度控制。虽然大多数自动化成像仪器能够实现二氧化碳和温度的控制，然而对于需要长时间跟踪拍摄的实验，如细胞生长曲线监测和细胞迁移监测往往需要持续数天，湿度控制对于确保在观察期间细胞处于最适宜状态变得尤为关键。这种情况下，就需要使用自动化活细胞长时程监测设备。自动化活细胞监测设备的湿度控制有多种实现方式。一种是体积较小可直接放入细胞培养箱内使用的活细胞工作站，细胞培养箱为成像设备内的样品提供所有环境控制。这类仪器通常具备多个板位，能够实现对中等通量样本的同时监测。另一种方式是成像设备自身搭载自动湿度控制模块。另外，对于开放式的自动化显微镜，可通过在载物台上加装具有活细胞环境控制模块的腔室（chamber），来实现在拍摄过程中对活细胞环境的控制。然而，这类设备一次只能实现一块板的连续拍摄，更适用于低通量样本监测。此外，我们平台还采用了将高内涵成像设备通过机械臂与自动化培养箱整合的方式，实现活细胞长时程监测。当一块样品板完成拍摄后，机械臂将其送回自动化培养箱，继续下一块样品板的拍摄。这种运行方式也可实现中等通量的样品监测，但只适合拍照时间点间隔较长的实验。在某些研究项目中，还会出现对氧气浓度有要求的实验（例如研究低氧或高氧环境对细胞的影响）。这种情况对环境控制提出了更高的要求，需要成像设备或培养箱搭载氧气浓度控制模块。自动化活细胞长时程监测设备通过连续、实时的图像采集，使研究人员能够观察和记录细胞的实时变化。对于研究细胞的实时响应、细胞迁移、细胞周期、细胞增殖等过程至关重要，确保我们不会错过微观层面上的关键事件。综上所述，高通量自动化成像分析设备的不同类别在生命科学研究中各具特色，为科学家提供了多样化的工具，促进了研究的深入发展。高内涵成像分析仪通过高分辨率成像及丰富多样化的定量分析指标为生物学研究提供了深刻的洞察；分析功能相对简单而明确的自动化显微镜为分辨率要求不高的通量化检测提供了快速有效的图像获取及简便的定量分析解决方案；而活细胞长时程监测设备则使得细胞动态过程的观察更为全面和细致。这三类设备相互补充，共同推动了生命科学领域的进步，为科学家提供了更广阔的研究空间。在未来，随着这些设备技术的不断创新和进步，会更好地服务于生命科学研究。如有技术干货、科研成果、仪器使用心得、生命科学领域热点事件观点等内容，欢迎投稿，投稿邮箱：zhaoyw@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系：13331136682（同微信）。

近日，由上海交通大学朱卫仁教授与重庆西南医院神经外科冯华教授/陈图南副教授团队、爱德万测试（中国）管理有限公司三方合作在国际高水平期刊《Biosensors and Bioelectronics》上发表题为“Highly sensitive detection of malignant glioma cells using metamaterial-inspired THz biosensor based on electromagnetically induced transparency”的研究结果，首次展示了一种针对不同胶质瘤分子分型细胞进行无标记识别的太赫兹超材料检测方法，该研究也得到了天津大学姚建铨院士团队的指导和支持。胶质瘤是颅内最常见的、造成最多死残病例的中枢神经系统肿瘤，目前临床主张进行整合诊断，将胶质瘤分为多个特定的分子亚类，其中IDH是与肿瘤进展、治疗反应和预后密切相关的经典分子分型标记。快速早期无标记区分IDH1野生/突变两种胶质瘤对于术中和术后早期精准诊疗具有重要价值。研究团队提出了一种无标记的脑胶质瘤细胞“分子分型（IDH1野生/突变）”生物传感超材料，通过在生物传感器表面加载人原代胶质瘤细胞进行太赫兹波谱探测，其频率偏移和峰幅变化与不同类型细胞及其浓度呈现相关性；通过观察超材料传感器共振频率的变化，可以区分不同分子分型的胶质瘤细胞，这种识别是在没有引入抗体等生化标记方法的情况下，在多个不同细胞浓度下实现的。基于该项研究结果，太赫兹超材料生物传感器在识别胶质瘤细胞类型中显示出了巨大的潜力，基于肿瘤分子分型的太赫兹波谱识别策略也拓展了新的太赫兹波生物传感技术发展方向。太赫兹技术在生命科学领域有广阔的应用前景，第十届光谱网络会议（iCS2021）邀请了四位来自国内外高校的专家学者们，届时，专家将介绍太赫兹技术的更多应用，点击下方链接立即报名哦。5月25-28日 光谱网络会议相约十年（iCS2021）专家报告推荐之光谱在生命科学领域的应用1、《太赫兹生物医学与生物物理发展概况》(中国生物物理学会-太赫兹生物物理分会 何明霞副会长/秘书长)2、《纳米-生物界面作用的定量分析》（中国科学院高能物理研究所 王黎明研究员）3、《面向生物医学检测的LIBS/Raman联用装置与方法研发》（四川大学 林庆宇副教授）4、《新型冠状病毒核酸检测技术研究进展》（阿尔伯塔大学 庞博博士）立即报名（免费哦）：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCS2021/

主题：如何做好3D细胞球培养及提高成像分析技能？日期：2018年12月18日 周二时间：上午 10:00-11:00感兴趣的朋友请扫描下方二维码立即报名！背景：3D细胞培养技术是最近10年左右才出现的新的细胞生物学实验技术，其实体结构以及细胞间更加紧密的联系，加之接近于真实组织结构的先天优势，使其更加适合于生命科学的研究和药物的开发、筛选。随着3D细胞培养技术的发展，相继出现了大量的新方法，如类组织、类器官的研究以及相关的临床应用，这些都是以常规的3D细胞球技术为基础。本次介绍基于3D细胞球培养技术的基本方法，介绍3D细胞球的获得方法，以及如何能够准确有效地获取3D细胞球内的信息。本次讲堂将介绍：● 3D细胞球与传统的2D细胞培养的差异● 3D细胞球的培养方式● 3D细胞球标记过程中的注意事项● 3D细胞球的成像方式● Molecular Devices 公司 ImageXpress Micro高内涵成像系统对于3D细胞球实验的独特解决之道主讲人简介：周旋 技术支持经理 美谷分子仪器（上海）有限公司10年多来一直从事于显微成像及高内涵成像的应用技术工作，熟悉目前各种细胞学成像技术，包括共聚焦、双光子、超分辨以及Light Sheet等。希望能够为广大科研工作者提供帮助。

p style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 500px HEIGHT: 404px" title="2015812530441140.jpg" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201508/uepic/28a495d3-f847-4968-980e-a818f89bc0ae.jpg" width="500" height="404"//pp style="TEXT-ALIGN: center"strong活细胞中的塑料球能发出激光。图片来源：M. SCHUBERT/strong/pp　　两组研究人员分别将微小激光器放置在了活细胞内。这听上去可能有点像蚂蚁侠的下一代武器，但这个“小玩意”将极大提高生物学家追踪单个细胞活动的能力——这可能惠及从发育生物学到癌症研究的诸多领域。/pp　　“这有可能做一些你利用其他技术做不到的事。”英国敦提大学生物物理学家David McGloin说。例如，该激光器能追踪的细胞比荧光标记能追踪的更多，并且比高频ID等萌芽技术更简单易用。剑桥大学神经生物学家Kristian Franze也赞同这一观点。“如果他们能开发出适用于活细胞的此类技术，那对许多人而言将非常有趣。”他说。/pp　　要制作一个激光器，你需要两件东西：一种能被激发产生光的材料或“媒介”以及一个回荡着特定波长的光的“共振腔”，就像管风琴会同特有频率的声波共鸣一样。与谐振腔共振的光会刺激该材料发出更多光，极大地放大其效果来创造激光，结果将产生一个能放大光量的反馈回路。/pp　　之前，科学家也曾“摆弄”过以细胞为基础的激光器。例如，2011年，美国哈佛大学医学院生物医学家Seok Hyun Yun和现供职于英国圣· 安德鲁大学的物理学家Malte Gather，利用工程改造后包含绿色荧光蛋白的单个细胞作为发光媒介，并将其置于一个共振腔内，从而制造了一个激光器。但没有人制出放置在单个细胞内的激光器。/pp　　研究小组多年来一直在探索以单细胞为基础的激光，希望在活组织内造出会发荧光的细胞，以便在这些细胞工作时跟踪它们，深入揭示身体内部机制，比如癌症是如何开始的。目前，Gather和Yun正在利用类似技术分别进行研究。/pp　　一个困难环节是将腔囊放置在细胞内。Gather和同事将细胞与直径约为5~10微米的塑料球混合，这些小球被掺杂了荧光染料。小珠子充当了空腔，而染料则充当了媒介。细胞经由内吞作用将小球吸入“体内”，这一过程就像免疫细胞吞噬病原体。由于这些球体用荧光染料浸过，所以用一种颜色的光撞击后，它们会发出另一种颜色的光。这种光接着在球体内共振，引发激光作用，并放大自己。重要的是，每一束激光会根据球体的精确尺寸发出12种不同波长的光。相关论文发表在近日出版的《纳米快报》上。这一技术能作用于4类细胞，包括人类巨噬细胞和一种白血细胞。/pp　　研究人员指出，这一技术在细胞传感、医疗成像等领域有着广泛应用。“改写传统激光研究领域的知识并在这个平台上展开研究以便将激光性能最优化，将是一件有趣或者说非常激动人心的事情。”Yun表示。/pp　　之后，研究人员设计出一种5纳秒的光脉冲激活这些染料。它发射的光能沿球体的中间线运行——通过一种名为全内反射的过程进行约束。特定波长的共振和增加会更强烈，直到珠子发出足够的激光。/pp　　Yun和同事Matjaz Humar还设法诱导细胞“吞下”塑料珠子，并且他们制造了两类共振球，相关成果日前在线发表于《自然—光子学》期刊。研究人员利用一个细胞内的脂肪滴或油滴反射和放大光，从而产生激光。Yun和Humar报告说，他们能改变波长，并且利用不同直径的荧光聚苯乙烯微球而不是被注射进去的油滴或脂肪滴标记单个细胞。理论上，利用不同组合的微球和具有不同光谱特性的染料，应当可以使为人体中存在的几乎所有细胞进行单独标记成为可能。/pp　　Yun和Gather表示，这些激光器最显著的应用可能将是追踪单个细胞的行动。每个塑料珠子的直径和光学特性都略有不同，因此它们能有效区分波长，充当细胞条形码。Gather和同事用19小时在细胞培养皿中追踪了少量巨噬细胞，而Yun和Humar也进行了类似验证。/pp　　由于激光器能在明确的波长上照亮细胞，这让它们比荧光蛋白质标记等其他细胞追踪技术更有优势。包含荧光染料和蛋白的传统荧光探针拥有相对较宽的发射光谱——约30～100纳米。这限制了能被同时使用的探针数量，因为通常很难从组织中天然分子广泛的背景发射中区分出这些发光源。但这种激光器的光谱特性使其能同时追踪数千个微小指向标。研究人员通过为每个细胞装载数个小球将这一数字扩展到数百万或数十亿。然后，每个细胞将以不同的波长组合发射激光。/pp　　但这一技术还有很长的路要走。首先，研究人员需要确定不同的细胞类型都能“吞下”小球，尤其是活组织中的细胞。Gather预测，这将不是问题。“我相信该技术是可归纳的。”他说。另外，研发人员必须缩小塑料球的尺寸。Yun承认，现在的小球会将细胞填满。但Yun和Gather已经证实，他们可以用更小的玻璃球代替塑料球。/pp　　由于细胞发光可以持续一个较长的周期，可以在较长时间里识别和跟踪活组织内的细胞，有望为研究人员提供一种很有潜力的手段，执行细胞内传感、自适应成像，还可能真正看到肿瘤细胞的生长过程。但科学家指出，目前这一技术还只用在实验室培养的活细胞中，但他们希望进一步研究能带来用于动物实验的细胞跟踪系统，并最终用于人类。“不管怎样，它非常酷!”McGloin说。/p

• Inara Aguiar来自生物纳米光子系统实验室（BIOS）、EPFL和日内瓦大学的研究人员开发了一种光学成像方法，可以在空间和时间上提供细胞分泌物的四维视图。通过将单个细胞放入纳米结构镀金芯片的微孔中，并在芯片表面诱导一种称为等离子体共振的现象，他们可以在分泌物产生时绘制分泌物的图谱。这项研究发表在《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering ）杂志上，详细介绍了细胞的功能和交流方式，有助于药物开发和基础研究。芯片上的单个单元。（图片来源：BIOS EPFL）细胞分泌物（即蛋白质、抗体和神经递质）在免疫反应、代谢和细胞之间的交流中起着至关重要的作用。了解细胞分泌物的过程对开发疾病治疗至关重要；然而，现有的方法只能量化分泌物，而不能提供其产生机制的任何细节。BIOS负责人Hatice Altug表示：“我们工作的一个关键方面是，它使我们能够以高通量的方式单独筛选细胞。对许多细胞平均反应的集体测量并不能反映它们的异质性……在生物学中，从免疫反应到癌症细胞，一切都是异质性的。这就是为什么癌症如此难以治疗。”筛选细胞分泌物该方法包括一个1cm2的纳米等离子体芯片，由数百万个小孔和数百个用于单个细胞的腔室组成；该芯片由覆盖有薄聚合物网的纳米结构金基底组成。用细胞培养基填充腔室以在测量过程中保持细胞存活。Saeid Ansaryan说：“我们仪器的美妙之处在于，分布在整个表面的纳米孔将每个点都转化为传感元件。这使我们能够观察释放蛋白质的空间模式，而不考虑细胞的位置。”使用这种新方法，可以评估两个重要的细胞过程，细胞分裂和死亡。此外，还对分泌精细抗体的人类供体B细胞进行了研究。研究小组可以看到两种形式的细胞死亡过程中的细胞分泌，细胞凋亡和坏死。在后者中，内容以不对称的方式释放，产生了图像指纹——这是科学家首次能够在单细胞水平上捕捉到细胞特征。由于测量是在营养丰富的细胞培养基中进行的，因此与其他成像技术一样，它不需要有毒的荧光标记，并且所研究的细胞可以很容易地回收。根据作者的说法，“该系统的多功能性和性能及其与粘附细胞和非粘附细胞的兼容性表明，它可以为全面了解单细胞分泌行为铺平道路，应用范围从基础研究到药物发现和个性化细胞治疗。”原始出版物：Ansaryan, S., Liu, YC., Li, X., et al.: High-throughput spatiotemporal monitoring of single-cell secretions via plasmonic microwell arrays. Nat. Biomed. Eng. (2023) DOI: 10.1038/s41551-023-01017-1作者简介Inara AguiarInara是一位拥有无机化学博士学位的科学编辑和作家。在获得计算化学博士后后，她开始在化学、工程、生物工程和生物化学领域担任科学编辑。她一直在几家科学出版商担任技术作家/编辑，最近加入威利分析科学公司，担任自由职业内容创作者。本文来源：Real-time nanoplasmonic imaging of cell secretions——New nanoplasmonic imaging system allows spatiotemporal monitoring of single-cell secretions。Microscopy Light Microscopy ，13 April 2023供稿：符 斌，北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司

近日，厦门大学化学化工学院杭纬教授课题组在单细胞质谱成像研究方面取得进展，相关成果以“Single-Cell Mass Spectrometry Imaging of Multiple Drugs and Nanomaterials at Organelle Level”为题发表于ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.1c02922)。　　探究化学物质在生物组织甚至单细胞内的位置分布是生命科学研究的重要方向之一。特别是随着金属元素组学和元素标记技术的发展，对于元素的分析检测显得愈加重要。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术是最常用的元素检测手段之一，通过与激光剥蚀(LA)采样方法的联用，使得这种传统的溶液进样质谱技术具有了原位分析和化学成像的能力。但是，由于衍射极限以及透镜数值孔径等因素的限制，这种激光采样方法的空间分辨能力仍然停留在微米级别，难以应用于单/亚细胞水平上的成像研究。　　杭纬课题组首次设计了具有三通结构的样品剥蚀池，从而将微透镜光纤激光采样技术与ICP-MS相结合，搭建了LA-ICP-MS成像平台，该装置可以实现低至400纳米空间分辨率的质谱成像，对生物组织和单细胞内的多种化学物质进行可视化探测，还易于实现可调分辨率的成像模式。以同一片小鼠小肠剖面组织为研究对象，获得了从500纳米至10微米空间分辨率的药物分布成像图片。利用高分辨模式的成像，能够更直观、精准地描绘出小肠组织内微小的细节和药物的分布，从而揭示小肠对药物的吸收和作用机理。　　这种高空间分辨率的LA-ICP-MS成像装置也可以在细胞器水平上实现对单细胞的成像分析。课题组将HeLa细胞与金纳米棒、卡铂等药物同时培养，而后将在石英片上贴壁生长的细胞放入样品剥蚀池内进行成像检测。结果表明金纳米棒主要位于细胞的溶酶体内，而金纳米棒上修饰的不同基团会影响细胞对纳米材料的摄取量、细胞的形貌以及活性产生 而卡铂药物被癌细胞摄取后主要分布在细胞核内，通过与核内DNA的相互作用诱导癌细胞凋亡。这种纳米级空间分辨的元素成像有望在生物学与医学等多领域获得应用，在纳米尺度下揭示待测物的化学物质分布。　　该工作是在杭纬教授指导下完成的。实验部分主要由该院2017级博士研究生孟一凡(已毕业)完成，高超鸿、陆桥等参与了论文的研究工作。研究工作得到国家自然科学基金(项目批准号：21974116、21521004、22027808)的资助和支持。　　论文链接: https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02922

pstrong2015年9月1日，上海/strong——科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）近日于湖南省张家界市圆满召开“2015细胞生物学高级成像及定量分析研讨会”，来自全国各地多家知名研究机构和企业的约70位用户和代理商代表参会。赛默飞多位国外研究人员也专程前往，与国内专家共同分享相关领域的前沿应用与解决方案。/ppbr//pp首先，赛默飞生命科学仪器销售经理刘育林致欢迎词拉开了本次研讨会的序幕。随后来自赛默飞总部的细胞分析产品经理Scott R. Keefer和细胞分析首席科学家 Richik N. Ghosh分别做了关于全新Thermo ScientificsupTM/sup CellinsightsupTM/sup CX7高内涵筛选仪器和高内涵应用的报告。/ppbr//pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201509/uepic/a52c335d-6604-4d65-9525-04a1b080d7ab.jpg" title="Scott.png"//pp style="text-align: center "赛默飞细胞分析产品经理Scott R. Keefer介绍全新高内涵筛选仪器CX7/ppbr//pp赛默飞细胞分析首席科学家 Richik N. Ghosh深入浅出地介绍了赛默飞在高内涵成像分析领域从试剂到仪器到软件的完整解决方案，并着重讲述了在细胞周期/增殖、细胞形态和表型检测、3D光学层析和组织发色团成像四个方面的应用实例。/ppbr//pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201509/uepic/ec2466b1-d789-4f07-b17a-b5476be1f47f.jpg" title="Richik.png"//pp style="text-align: center "赛默飞细胞分析首席科学家 Richik N. Ghosh为与会者介绍完整解决方案/ppbr//pp在这之后，来自中科院上海生化细胞所、诺华、中科院北京基因组所、东北农业大学和医科院苏州系统医学研究所的几位科学家先后分享了他们对赛默飞细胞成像产品的认知和使用心得，并同与会者展开讨论。/ppbr//pp中科院上海生化与细胞所化学生物学技术平台研究人员做了题为“高级成像及定量分析技术在功能基因组研究和靶向性药物筛选中的应用”的报告，介绍了研究团队在仪器使用、文库申领和技术服务方面的概况，并特别提及平台利用Cellomics高内涵筛选仪器在高级成像细胞分析方面已经应用的部分实例，包括蛋白转位分析、细胞周期分类、细胞计数、细胞凋亡和单细胞追踪，对平台的高通量、高内涵和单细胞分析能力赞赏不已。/ppbr//pp来自中科院北京基因组所的科学家为大家介绍了“高内涵在基因型-细胞表型相关性研究中的应用”，并分享了所内研究团队如何运用Cellomics高内涵筛选系统进行基因型和细胞表型的相关性研究。通过Cellomics专利的自动聚焦和集成的智能微孔板扫描方法，大大提高了细胞群体和表型研究的速度和精确度，为实验的成功提供了充分保障。/ppbr//pp医科院苏州系统医学研究所首席科学家的秦晓峰博士结合自己的科研经历，做了题为“新一代流式细胞术及其前沿应用”的报告，畅谈了Attune声波聚焦技术给流式细胞仪带来的革新，其特点是具有更高的灵敏度、精确度和更快的检测速度，因此在抗体标记免洗和全血分析、稀有细胞分析、易碎易结团和大细胞分析以及不规则细胞分析上具有独特的应用效果。/ppbr//pp为进一步帮助用户了解产品优势和特点，以及最新的技术发展，赛默飞生命科学仪器技术支持左洁博士针对性地做了“颠覆性的成像体验-EVOS智能显微成像分析平台”的介绍，详细展示了EVOS系列智能显微镜的革命性优点，并根据实例展示了一些高级功能，比如自动细胞计数、Z-stacking扫描、图像无缝拼接和活细胞动态监测等。赛默飞生命科学试剂技术支持经理冯彦斌博士则通过 “演绎细胞之多彩-荧光染料在成像实验中的应用进展”的报告，为大家带来了荧光成像领导品牌Molecular Probes系列试剂在成像实验中的众多应用。/ppbr//pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201509/uepic/9c8fb7a3-00a2-4bd7-87bf-fcce72aa18bf.jpg" title="会议现场_01.jpg"//pp style="text-align: center "会场上大家踊跃讨论和交流/ppbr//pp与会代表对现场展示的赛默飞系列仪器表现出浓厚兴趣，详细询问了各款仪器的特点，并针对自身需求展开讨论。经过学习、交流和讨论，与会嘉宾和参会人员纷纷表示，他们对赛默飞在细胞成像和定量分析产品上的强大实力有了更深入的了解，认为赛默飞从仪器到试剂的完整解决方案能够为用户带来突出收益，在实现更优效率和生产力的同时，令研究投入最大化，也期待着能够通过赛默飞的细胞成像平台上获得更好的科研成果。/ppbr//ppstrong更多产品信息，请访问：/strong/ppCellinsightsupTM/sup CX7高内涵筛选仪器/ppa href="http://www.thermofisher.com/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cellular-imaging/high-content-screening/high-content-screening-instruments/cellinsight-cx7.html" _src="http://www.thermofisher.com/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cellular-imaging/high-content-screening/high-content-screening-instruments/cellinsight-cx7.html"www.thermofisher.com/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cellular-imaging/high-content-screening/high-content-screening-instruments/cellinsight-cx7.html/a /ppbr//ppEVOS系列智能显微镜/ppa href="http://www.thermofisher.com/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cellular-imaging/cell-imaging-systems.html" _src="http://www.thermofisher.com/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cellular-imaging/cell-imaging-systems.html"www.thermofisher.com/cn/zh/home/life-science/cell-analysis/cellular-imaging/cell-imaging-systems.html/a /ppbr//ppMolecular Probes系列试剂/ppa href="http://www.thermofisher.com/cn/zh/home/brands/molecular-probes.html" _src="http://www.thermofisher.com/cn/zh/home/brands/molecular-probes.html"www.thermofisher.com/cn/zh/home/brands/molecular-probes.html/a /ppbr//pp---------------------------------------------------------/ppstrong关于赛默飞世尔科技/strong/pp赛默飞世尔科技（纽约证交所代码：TMO）是科学服务领域的世界领导者。公司年销售额170亿美 元，在50个国家拥有约50,000名员工。我们的 使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。我们的产品和服务帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发 展、提高实验室生产力。借助于首要品牌Thermo Scientific、Applied Biosystems、Invitrogen、Fisher Scientific和Unity Lab Services，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com/ppbr//ppstrong赛默飞世尔科技中国/strong/pp赛 默飞世尔科技进入中国发展已有30多年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉、昆明等地设立了分公 司，员工人数约3700名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为 了满足中国市场的需求，现有8家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在全国共设立了6个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应 用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成 立的中国技术培训团队，在全国有超过2000名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网 站：www.thermofisher.com/p

20世纪60年代，自骨髓移植成功治疗造血系统疾病以来，人们对干细胞治疗的研究产生了极大的兴趣。干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，是机体的起源细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞或组织器官。干细胞治疗是把健康的干细胞移植到病人体内，以达到修复病变细胞或重建功能正常的细胞和组织的目的。 在刚刚结束的&ldquo 2011细胞治疗技术研讨会&rdquo 上， GE医疗的全球研发总监Dr. Stephen Minger做了题为《Therapeutic and Research Potential of Human Stem Cells》的演讲，分享了他对人类干细胞研究与临床应用潜力的看法。 Dr. Stephen Minger 演讲现场 干细胞疗法就像给机体注入新的活力，相比于常规方法，具有很多突出优势。目前很多细胞退行性疾病的发病机理幵不明确，如心脑血管疾病、糖尿病、肝硬化、肢体缺血性疾病等，由于干细胞具有"修复再生"的生物学特性，干细胞治疗有可能成为此类疾病的终结者。无论是自体干细胞移植还是异体干细胞移植，由于所采用的干细胞免疫原性非常低，几乎不引起排异反应，因此，干细胞治疗高效安全、无毒副作用，同时，干细胞治疗可以很好的与基因治疗相结合，还是基因治疗的良好载体。成体干细胞取自成人自体或胎盘和脐带血，因此来源十分广泛，不用担心治病"原材料"短缺的问题。 干细胞技术是当今生命科学的聚焦点，被誉为二十一世纪生物和医学技术领域可能取得革命性突破的项目，有望启动具有划时代影响的一场"医学革命"，将会为社会带来巨大的社会效益。 干细胞研究和临床应用需要严格的监测细胞的属性，以确定该细胞是否保留其多能性，处于分化阶段，这对于确认干细胞性质非常重要。此外，也需要有适当的分析方法用于测试和优化干细胞的培养和分化条件。这些方法通常包括使用流式细胞仪分析生物标志物的表达，以及用RT - PCR迚行基因表达的研究。然而当前，高内涵分析技术较上述技术体现了更多的研究优势，帮助研究者更好地定量研究干细胞的多能性与分化作用，实现科研与临床的转化。 通用电气医疗集团（GE Healthcare）推出了IN Cell系列最新一代高端产品IN Cell Analyzer 6000 激光共聚焦高内涵细胞成像分析系统，它将高质量激光光源和高内涵细胞成像分析相结合的系统，使高速度和高质量细胞图像获取和分析达到统一，为客户提供了快速而精准的细胞技术分析平台。它可以满足要求更高的高内涵分析和筛选。拥有专利技术的光学系统采用了全新的设计理念：IN Cell Analyzer 6000的共聚焦光阑是可变的，类似于眼球虹膜控制瞳孔的大小；感光成像采用了新一代科研级sCMOS技术。针对不同要求和难度的实验，IN Cell Anaylzer 6000提供成像速度和图像质量最优组合。 与此同时，GE还推出了以金属卤素为荧光光源的IN Cell Analyzer 2000全自动荧光显微镜型细胞高内涵成像分析系统。该系统非常灵活，使用广泛，可以为您实现一些以前无法完成的实验设想。可实现从显微观察到自动化筛选，以及细胞器、细胞、组织和整个生物体的成像。IN Cell Analyzer 2000有着硬件和软件的独特组合，能够非常快速地获取图像，是筛选的理想选择。该仪器是利用六西格玛原理来设计的，结构坚固，能确保它在多用户环境中高通量应用的可靠性。

宫颈癌是全世界女性第四大常见恶性肿瘤，每年可造成30多万人死亡。宫颈鳞癌（CESC）作为宫颈癌主要病理类型约占75%，通常经历由正常宫颈到宫颈上皮内瘤变再到CESC的发生和进展过程。然而，CESC进展过程中上皮和微环境细胞相互作用关系及其关键分子途径的发展尚不清楚。2023年1月27日，山东省肿瘤医院于金明院士、岳金波教授团队与解放军总医院第五医学中心刘兵研究员团队合作在Science Advances杂志上发表了题为Single-cell dissection of cellular and molecular features underlying human cervical squamous cell carcinoma initiation and progression的研究论文。为宫颈癌的诊疗提供了疾病诊断与预后的生物标志物和潜在的治疗靶点。为了阐明了宫颈上皮细胞的转录致瘤轨迹并揭示了 CESC 启动和进展中涉及的关键因素，文章作者对来自对四组13例不同病变阶段的宫颈组织（包括NC、CIN、早期CESC和晚期CESC）的起始和进展过程中，上皮细胞、巨噬细胞、NK和T细胞、内皮细胞、成纤维细胞的转录组变化及亚群特征进行了深入探索。该研究通过单细胞转录组测序，进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）构建了宫颈鳞癌发生和进展过程中的细胞和分子特征图谱，发现了大量肿瘤发生和进展相关的新的细胞亚群和分子。在此基础上，提出了针对“CESC生态系统“进行分析的必要性，尤其是考虑到免疫系统是作为一个动态的整体，简单对于单个细胞亚型的描述不足以展现更大的”全景“。围绕这个目标，在文章中通过大量的转录组数据，研究者发现几个细胞簇的相对丰度显示与较短的存活期显着相关：CCL20 +Mac、APOE+Mac、epi7、CD56+NK、TH17、耗尽的CD8 +T、PODXL+EC、TNFRSF9高Treg和 mCAF。相反，其他细胞簇的丰度与更长的存活率显着相关：pDC、CD16+NK、GZMK+CD8+T、ZNF683+CD8+T、CLEC9A+DC、epi8和肥大细胞。 实验部分除了转录组测序相关之外，作者使用TissueGnostics公司TissueFAXS Plus全景组织细胞定量分析系统获取图像。在长存活率相关的因素中，作者重点提出了CESC中的epi8的高相对丰度可以促进我们观察到的高水平T细胞浸润从而增强与肿瘤细胞的串扰。文中作者表示，尽管对 CESC 进行了大量的转录组分析，但这些方法无法提供对主要细胞参与者、它们的相互作用伙伴以及驱动疾病发生和发展的关键分子途径的高分辨率洞察，尤其是CAF，作为肿瘤微环境中的关键组成部分，其通过多种机制促进恶性生长和侵袭 ，而且空间 CESC 信息对于理解细胞簇的位置及其相互作用很重要，但在 scRNA-seq 分析的解离过程中存在丢失。多重免疫荧光标记与转录组测序为了揭示了 mCAF 和 vCAF 的两个主要亚群，作者选择使用TissueFAXS Cytometry技术了，通过多重免疫荧光标记验证了它们在人类 CESC 中的存在，发现 mCAF 表达高水平的与促肿瘤途径相关的基因（主要位于富含胶原蛋白的基质条纹内），以及细胞间相互作用分析表明，mCAF 可主要通过 NRG1/ERBB3途径促进 CESC 进展，该途径参与抗雄激素对前列腺癌的抗性，在之前的研究中尚未报道。这部分内容也是TissueGnostics公司的TissueFAXS Cytometry技术在关键领域取得的最新科研进展之一。Fig 1 CESC样本组织切片中的T细胞（PAN-CK(红色)、HLA-DR(蓝色)、IDO1(绿色)和CD3(灰色)）的多重免疫荧光标记图像。在较短存活期显著相关的因素中，作者研究了CESC进展过程中基质癌相关的呈现为细胞（mCAF）的亚群特征，发现mCAF可能促进CESC的进展，并进一步发现其作用机制是通过NRG1/ERBB3 通路来实现的。Fig 2 多重免疫荧光CESC组织样本中mCAF和vCAF上的特异性标记物。Fig 3 mCAF肿瘤特异性配体-受体对的多重免疫荧光标记，包括NRG1-ERBB3和Wnt5A-FZD6。&bull 单细胞测序技术完成了细胞水平的组学研究，但是获取的信息内缺失了细胞的空间分布信息。如果想要补充细胞的空间位置表型，就需要引入多重免疫荧光技术。多色免疫荧光技术通过单细胞分辨率的组织成像，能够多靶点、可视化地描绘细胞的复杂空间位置信息，从而揭示细胞间的相互作用关系，细化微环境的空间结构。&bull 单细胞测序技术与多重免疫荧光技术的结合能够多层次、多角度、多组学地研究肿瘤微环境及免疫微环境，同时获悉胞间联系、基因空间变化等信息，并赋予关键基因的细胞分布信息和组织分布信息，从而更加精准地研究疾病相关分子机制并探索潜在的治疗靶点。同时作者也在讨论部分，使用TissueFAXS Cytometry技术生成的数据，可以针对人体组织进行更详细的研究，以回答 scRNA-seq 无法解决特定问题。

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p style="text-align: justify text-indent: 2em "近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑炜团队、北京大学教授施可彬团队合作，研制出首台短波长（520纳米）激发的双光子显微系统。该系统可用于毛细血管的高分辨率、无标记、无创活体成像，相关成果论文In vivo label-free two-photon excitation autofluorescence microscopy of microvasculature using a 520 nm femtosecond fiber laser发表在Optics Letters上。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "对微血管网络在其自然环境中进行形态评估，为理解感染、高血压、糖尿病、缺血、癌症等各种疾病的发生和发展提供了独特视角。目前，无需标记物的高分辨率三维成像技术的缺乏，限制了对微血管的体内研究。以往采用蓝宝石激光器（波长范围：700-1000纳米）作为光源的普通双光子显微系统给血管成像时，由于血管自身几乎不发荧光，需要提前在血管中注射荧光染料。近年来，科研人员发现红细胞在可见光飞秒激光激发下可发出微弱的自发荧光信号。但以往研究只能依赖蓝宝石激光器和光参量振荡及放大技术或光子晶体光纤（PCF）产生超连续谱这两种方法来获得可见光波段（400-700纳米）的飞秒光。这些方法存在激光器体积大，价格昂贵，结构复杂，易受环境影响等问题。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "该研究借助施可彬团队自行研制的520纳米高功率飞秒光纤激光器，采用短波长激发和荧光寿命成像相结合的技术，实现了毛细血管的无标记、活体、高分辨成像。整个双光子显微系统横向分辨率达到260纳米，纵向分辨率为1.3微米，在体成像深度可达200微米。该设备的研发将为后续血管相关的疾病机理研究与治疗策略探索提供重要工具。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "该研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目支持。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-45-10-2704" target="_self"span style="color: rgb(0, 176, 240) "strongspan style="text-indent: 2em "论文链接 /span/strong/span/a/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="text-indent: 2em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/aa10e0df-e883-46ef-ad83-b8c46ccd44d1.jpg" title="1.PNG" alt="1.PNG"//span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strongspan style="text-indent: 2em "（a）血红细胞和（b）毛细血管的无标记、高分辨成像结果/span/strong/p

空间代谢组学：单细胞空间代谢流分析新方法原创 飞飞 赛默飞色谱与质谱中国 关注我们，更多干货和惊喜好礼刘甜生物体内的代谢物和脂质不仅是细胞的关键组成模块，它们在信号传导、表观基因组调控、免疫、炎症和癌症发展中同样具有重要作用和意义。代谢组学分析是我们了解、评估生物体、器官和细胞状态的重要方式。而单细胞技术通过展示组织内部甚至单克隆细胞之间的细胞异质性，将生物学研究推进至新维度。质谱成像（MSI）技术可以从样品中创建特定化合物的图像，这些图像是由样品表面获得的数千个质谱生成的。每个记录的质谱都会为图像贡献一个像素，而每个质谱中的峰都可以生成一个图像。与其他成像方法相比，MSI无需化合物标记，可实现非靶向分析。本次与大家分享的是一篇最新发表于bioRxiv上的有关单细胞空间代谢流分析方法的文章[1]。研究人员基于AP-SMALDI Orbitrap平台开发了一种命名为“13C-SpaceM”的新方法，通过13C标记的葡萄糖示踪葡萄糖依赖性脂肪酸从头合成途径（glucose-dependent de novo lipogenesis）。本方法应用超高分辨率的基质辅助激光解吸/电离实现了单细胞质谱成像，并通过全离子碎裂模式（AIF）模拟了脂肪酸分析前处理过程中的皂化反应，对包括甘油磷脂在内的主要脂质中的脂肪酸部分实现了共同分析。超高灵敏度、高分辨质谱检测器为单细胞内脂肪酸同位素检测提供了准确的定性、定量结果。研究人员通过鼠肝癌细胞的常氧-低氧模型，对检测方法进行了验证，确认方法的有效性。之后应用本方法分别检测了ATP柠檬酸裂解酶基因敲降（ACLY knockdown）鼠肝癌细胞以及携带异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变的小鼠胶质瘤脑组织切片，通过比较脂肪酸的同位素丰度变化评估脂肪酸从头合成比例以及外源性脂肪酸摄取的变化。分析结果揭示了在脂肪酸从头合成过程中，乙酰辅酶A池（Acetyl-CoA pool）中存在大量的空间异质性，这表明在微环境适应过程中发生了代谢重编程。01研究背景脂质在生物体生命过程中承担着多种重要作用，多数脂质是由脂肪酸合成而来。成年哺乳动物体内的细胞通常由血液中摄取脂肪酸，而脂肪、肝脏以及癌细胞还可以Acetyl-CoA为底物，从头合成脂肪酸[2]。Acetyl-CoA经过一系列代谢反应，可以生成含有16个碳的饱和脂肪酸棕榈酸（16:0），之后棕榈酸发生碳链延长或去饱和反应生成不同的饱和、不饱和脂肪酸，从而影响脂质组成。而Acetyl-CoA同样有多种来源，除了葡萄糖经由TCA循环生成的柠檬酸在ACLY作用下生成Acetyl-CoA以外，在缺氧环境下，葡萄糖后续代谢产物丙酮酸会转化为乳酸，从而无法合成Acetyl-CoA、进入脂肪酸合成途径。在此情况下，谷氨酰胺可通过还原羧化反应生成柠檬酸，进而合成Acetyl-CoA [3,4] 。另有文献报道，缺氧环境下的癌细胞还可以将乙酸作为脂肪酸合成的前体 [5,6] 。而Acetyl-CoA除了作为脂肪酸合成底物以外，对于蛋白翻译后修饰、基因表达等均有重要作用。通过监控脂肪酸合成和Acetyl-CoA代谢间的互动可以帮助我们深入理解癌细胞的生存状态。02分析方法大气压MALDI成像分析是通过AP-SMALDI5离子源配合Q Exactive plus高分辨质谱仪实现的。激光像素设置为 10×10 µ m，激光衰减器角度设置为33°。质谱在负离子模式下采用一级全扫描和全离子碎裂（AIF）扫描模式。AIF模式的隔离范围为 m/z 600-1000，扫描范围为m/z 100-400，分辨率 140k，最大注入时间500 ms，碰撞能量NC 25%。（图1）图1. 单细胞代谢流质谱成像分析流程（点击查看大图）MALDI分析前后，分别应用显微镜检测，确定细胞影像位置及MALDI消融标记位置。通过检测MALDI的消融标记，将其与细胞影像叠加，并通过应用数学公式进行解卷积，从而整合显微镜图像和MALDI图像。实现了应用MALDI成像质谱检测到的单细胞分子轮廓。（图2）图2. 整合显微镜和MALDI-MS分析结果实现单细胞质谱成像（点击查看大图）03鼠肝癌细胞常氧-低氧模型单细胞成像分析鼠肝癌细胞在添加25 mM的12C-葡萄糖或U-13C-葡萄糖后，用含1mM醋酸、2 mM谷氨酰胺和10%透析胎牛血清的无葡萄糖DMEM细胞培养基培养，在37°C、5% CO2的培养箱中在常氧（20% O2）或低氧（0.5% O2）条件下培养72小时。选择72小时的时间点是为了确保棕榈酸的同位素标记已经达到稳态。（图3）在低氧条件下培养的细胞被表达绿色荧光蛋白（GFP）标记。在共培养实验中，常氧和低氧细胞使用胰酶分离，每种条件下混合10000个细胞，在同一张玻璃片上进行培养，并在固定之前允许其附着3小时。图3. 由稳定同位素标记的13C6-葡萄糖生成细胞质Acetyl-CoA以及后续的脂肪酸和脂质合成途径（点击查看大图）通过质谱一级全扫描分析，质谱成像共检测到64种脂质，包括磷脂酸（PA）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰丝氨酸（PS）等。具体脂质鉴定结果经过了常规LCMS脂质分析确认。在AIF模式下，检测到了11种含量最高的脂肪酸，相应检测结果同样与常规LCMS分析结果相符。为了验证本方法，研究人员检测了常氧-低氧培养的鼠肝癌细胞混合样本。通过对氨基酸同位素峰的定量分析，发现13C标记的棕榈酸（M0）主要在正常细胞中检出，而缺氧细胞中的棕榈酸以未标记状态（M+0）为主。通过GFP标记结果的对照，证明了本方法可以通过同位素峰分布有效识别不同培养状态的细胞。图4. 在常氧（GFP阴性）和低氧（GFP阳性）条件下的原代鼠肝癌细胞共培养模型的显微镜和质谱成像结果（点击查看大图）图5. 通过GFP标记验证识别不同培养模式细胞的准确性（点击查看大图）04单细胞Acetyl-CoA池标记水平分析研究人员使用了两种表达不重叠的shRNA序列（ACLYkd oligo1和ACLYkd oligo 2）细胞系以及一个对照组细胞系。通过使用1 μg/mL的四环素处理细胞72小时实现了ACLY沉默。质谱成像数据是以10 μm的像素大小获得的，每个细胞的平均面积为550μm2，平均每个细胞有12个像素。通过应用二项式模型计算每个细胞的acetyl-CoA池标记程度p值，从而量化细胞质中acetyl-CoA池中从葡萄糖衍生的同位素标记acetyl-CoA的比例。测试结果与预期相符，ACLYkd细胞中的acetyl-CoA池标记水平低于对照组。值得注意的是，两种ACLYkd细胞之间的差异非常明显。ACLYkd oligo1的结果呈双峰分布，p值的差异明显较大，表明该细胞系存在两个亚群体。其中一个模式显示的p值与对照组相近，说明存在一个“沉默失败”的细胞亚群。ACLYkd oligo1第二个模式具有的p值明显则低于ACLYkd oligo 2，表明ACLYkd oligo 1中还存在一个“强沉默”的亚群，在这些细胞中，沉默效率非常高，导致acetyl-CoA同位素标记比例大幅降低。在ACLYkd oligo 2中，acetyl-CoA池的标记程度以及GFP报告基因强度显示出更均一的分布。M+2峰是最能表现出ACLYkd oligo1细胞中“强沉默”群体的低acetyl-CoA标记表型的质谱峰。M+8峰则为对照组细胞的特征标记峰。M+2和M+8之间的差异可以作为显示异质性的指标，用于展示葡萄糖对细胞质中acetyl-CoA的相对贡献。因此，13C-SpaceM能够检测ACLY敲降细胞中的异质性，并识别不同的亚群体。这种单细胞和空间异质性无法通过整体分析揭示，显示了13C-SpaceM方法的独特优势。图6. 细胞ACLY敲降后acetyl-CoA的同位素标记程度分析（点击查看大图）05肿瘤组学中氨基酸合成异质性的空间组学分析研究人员分析了从横向植入表达突变型异柠檬酸脱氢酶（IDH）和红色荧光蛋白（RFP）的GL261胶质瘤细胞的小鼠大脑组织切片。在采集组织前的48小时，小鼠被喂食未标记的或含有U-13C葡萄糖的液体饮食。首先，研究人员分析了12C-葡萄糖饮食的肿瘤携带小鼠大脑切片中的酯化脂肪酸组成。通过比较质谱TIC与显微镜明场和荧光成像，发现整个大脑（包括肿瘤区域）的质谱离子响应很高（图7a）。测试过程中，肿瘤区域与组织切片的其余部分分别采用10μm和50μm激光分辨率进行分析。对不同脂肪酸的空间分析揭示了在非肿瘤携带的脑半球组织中，脂肪酸丰度存在高度的异质性，我们可以仅根据它们的脂肪酸组成来识别的某些结构，如胼胝体和前连合部，这两个区域都富含油酸（18:1）且棕榈酸（16:0）、硬脂酸（18:0）和花生四烯酸（20:4）的含量低。有趣的是，尽管棕榈酸、油酸、硬脂酸和花生四烯酸在肿瘤和周围的大脑组织中的含量相似，肉豆蔻酸（14:0）和棕榈酸（16:1）在肿瘤组织中则明显增加。与大脑其它部分相比，肿瘤中必需脂肪酸亚麻油酸（18:2）和α/γ亚麻酸（18:3）也明显增高。之后，研究人员分析了喂食含有U-13C葡萄糖饮食的小鼠肿瘤组织，从肿瘤组织中选择性分离出的5种主要从头合成的脂肪酸的同位素分布（图7c）。三种饱和脂肪酸肉豆蔻酸（14:0）、棕榈酸（16:0）和硬脂酸（18:0）的13C摄入丰度较高，同位素分布最大分别可至M+10，M+12和M+14。其中，肉豆蔻酸M+0的强度极低，几乎完全源自脂肪酸从头合成。由于肉豆蔻酸对一些重要信号蛋白的翻译后修饰很重要，这一发现表明胶质瘤可能选择性地上调肉豆蔻酸的合成以促进自身生长。相比之下，两种单不饱和脂肪酸，棕榈酸（16:1）和油酸（18:1）的M+0同位素的相对丰度较高。硬脂酸和油酸的M+2同位素丰度明显增加，表明它们是由未标记的前体（即棕榈酸和棕榈酸）延长形成的。研究人员进一步利用棕榈酸的同位素分布计算acetyl-CoA池中源自葡萄糖的比例，发现肿瘤组织内的该比例同样具有显著的空间异质性（图7d）。图7. 小鼠脑胶质瘤组织内部脂肪酸代谢空间异质性分析（点击查看大图）总结本文作者开发了一种全新的单细胞代谢流成像检测方法，将超高激光分辨率的大气压MALDI与高分辨率、高灵敏度的质谱检测器相结合，对细胞和肿瘤组织内的葡萄糖依赖性脂肪酸从头合成途径实现单细胞层面的空间分析。不仅为单细胞水平空间探测代谢活动提供了新的方法，还为正常和癌症组织中的脂肪酸摄取、合成和修饰分析提供了前所未有的视角。参考文献：1. Buglakova E, Ekelö f M, Schwaiger-Haber M, et al. 13C-SpaceM: Spatial single-cell isotope tracing reveals heterogeneity of de novo fatty acid synthesis in cancer. Preprint. bioRxiv. 2024 2023.08.18.553810. Published 2024 Feb 28. doi:10.1101/2023.08.18.5538102. Rö hrig F, Schulze A. The multifaceted roles of fatty acid synthesis in cancer. Nat Rev Cancer. 2016 16(11):732-749. doi:10.1038/nrc.2016.893. Metallo CM, Gameiro PA, Bell EL, et al. Reductive glutamine metabolism by IDH1 mediates lipogenesis under hypoxia. Nature. 2011 481(7381):380-384. Published 2011 Nov 20. doi:10.1038/nature106024. Wise DR, Ward PS, Shay JE, et al. Hypoxia promotes isocitrate dehydrogenase-dependent carboxylation of α-ketoglutarate to citrate to support cell growth and viability. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 108(49):19611-19616. doi:10.1073/pnas.11177731085. Kamphorst JJ, Chung MK, Fan J, Rabinowitz JD. Quantitative analysis of acetyl-CoA production in hypoxic cancer cells reveals substantial contribution from acetate. Cancer Metab. 2014 2:23. Published 2014 Dec 11. doi:10.1186/2049-3002-2-236. Schug ZT, Peck B, Jones DT, et al. Acetyl-CoA synthetase 2 promotes acetate utilization and maintains cancer cell growth under metabolic stress. Cancer Cell. 2015 27(1):57-71. doi:10.1016/j.ccell.2014.12.002如需合作转载本文，请文末留言。

细胞功能与结构解析一直是生命科学研究的关键，而其中活细胞无标记检测技术开发一直是生物分析科学发展的核心热点。然而,现今的技术经常需要耗时的准备步骤、高度依赖复杂的检测仪器且与其他设备很难兼容集成，从而限制了其在生物监测领域的功能拓展和广泛应用。由香港大学（港大）电机电子工程系褚智勤博士与机械工程系林原博士、南方科技大学李携曦博士领导的研究团队针对上述问题，开发了一种基于GaN光学芯片的高度集成、低成本微型光学显微传感系统，实现了在空间受限的情况下，高湿度细胞培养箱内无标记细胞活动的监测与分析。团队并成功将新技术应用于药物活性分析筛选和免疫细胞分化进程的实时定量追踪。这款装置将为细胞生物学和药物研发的基础研究提供新的见解，并有助于新一代生物传感器的开发。团队已为发明申请美国临时专利。相比于传统的以荧光分子、核素等标记分子为基础的有源标记检测技术，无标记检测技术可以最大程度地减少对靶分子、细胞或者组织的功能和结构产生影响，从而揭示检测样本本征状态下的信息。目前，主流商业化的无标记活细胞检测技术包括以电阻抗测量为基础的微电子传感技术，该技术利用活细胞与检测板孔中微电极相互作用，产生电阻抗的改变来定量活细胞状态。然而，这种微电场可能会给一些电信号敏感的样品（神经，心肌）带来潜在的环境干扰。近些年以倏逝波为基础的生物友好、无标记光学传感技术（表面等离子谐振SPR，共振波导光栅RWG等）引起了人们极大的兴趣，并被广泛应用于生物分子相互作用和活细胞活动检测。然而，这种高精密的光学测量手段对设备搭建、场地尺寸及测试环境的要求很高，极大地限制了它在多场景、复杂环境下的推广应用。团队合作开发的光学芯片，是高度集成及低成本的微型光学显微传感系统，能够实时定量芯片表面细胞活动引起的折射率变化并对细胞形貌进行在线成像，实现了对细胞培养箱中无标记细胞活动的监测与分析。该系统核心是一种单片绿光“发光二极管 - 光电探测器（LED-PD）”光电集成器件。其采用的垂直堆栈的分布式布拉格反射镜设计，能够有效提高芯片的发光收集效率。该芯片具有片上光电探测能力，能够实时读取芯片表面集群细胞活动引起的折射率变化。同时通过集成一个微型微分干涉显微镜，实现对细胞形貌和运动的在线追踪。该系统结合对此类细胞的实时折射率和细胞形态的分析，能够定量识别分析细胞的沉降、黏附、伸展、收缩等行为，并成功将此技术应用于药物活性分析筛选和免疫细胞分化进程的实时定量追踪。这个研究拓展了GaN光学芯片在生物测量领域的发展，特别是这种基于芯片传感和光学成像结合的策略形成的光芯片显微传感系统（chipscope），将为生物传感器的设计和发展提供新的思路。研究结果经已在Advanced Science 刊登 “A Versatile, Incubator-Compatible, Monolithic GaN Photonic Chipscope for Label-Free Monitoring of Live Cell Activities”论文连结: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202200910

全日程更新|8月30日开播！31位嘉宾云聚第六届细胞分析网络会议iCCA2023（点击查看）仪器信息网将于2023年08月30日-09月01日举办第六届细胞分析网络会议（iConference on Cell Analysis，iCCA 2023）。在线免费向听众开放报名，欢迎报名参会！报名链接: https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icca2023  （点击报名） 分会场设置 日期上午下午08月30日类器官与器官芯片08月31日单细胞分析技术（上）：微流控/质谱单细胞分析技术（下）：测序/代谢组学09月01日细胞治疗产品的CMC质量控制分析细胞成像分析技术 iCCA 2023 交流群 精彩报告速览 蛋白响应型荧光探针用于超分辨荧光成像和生物传感研究王璐 复旦大学 研究员【摘要】活细胞中实时观测蛋白、代谢物等生物分子是研究生物功能的重要手段。然而，可用于活细胞特异性成像的荧光探针非常稀缺。我们基于罗丹明“开-闭”环独特性质，提出罗丹明染料进化新方法，通过引入磺酰胺结构，成功开发了可快速透膜、蛋白响应型荧光探针，实现活细胞免洗、多色STED超分辨荧光成像；而通过引入烷基胺则可将罗丹明染料进化为自闪烁探针，以实现单分子定位超分辨荧光成像（SMLM）。而通过结合识别蛋白，可构建新一代化学-遗传编码荧光探针，实现活细胞中NADPH等关键代谢分子的实时检测。基于目标锁定机制的三维单分子示踪光学显微成像侯尚国 深圳湾实验室 特聘研究员【摘要】实时三维单颗粒示踪已成为研究动态生物相互作用的强大工具，而单分子示踪由于其高空间和时间分辨率以及高灵敏度，有可能革新生物学动态过程研究方式。我们开发了一系列的实时三维单颗粒、单分子示踪成像方法，其具有高时空分辨率、高成像深度和高灵敏度的优点，为在单分子水平上研究生物分子之间的三维相互作用动态提供了一个有力的工具。结构光照明超分辨荧光显微镜的开发和生物学应用李迪 中国科学院生物物理研究所 正高级工程师【摘要】 针对生物学领域的超微动态观测需求和传统结构光照明超分辨显微镜（SIM）的局限。我们使用掠入射照明取代传统的全内反射照明，成像深度提升10倍达1微米，成像速度近20倍达到684幅/秒；引入深度学习技术改进SIM重建算法，成像时程提升30倍达6万幅。应用上述技术，我们发现了十余种细胞器互作新现象，助力生物学领域发展。细胞膜信号转导的单分子追踪陈忠文 中国科学院生物与化学交叉研究中心 研究员【摘要】 细胞感知外界环境的刺激并做出反应，通过一系列细胞膜受体信号转导过程调节细胞功能。我们通过单细胞和单分子荧光成像，结合人工脂质双层膜技术操纵和观测相关细胞膜受体，研究解释了细胞膜受体的空间分布和团簇态对于信号转导的调控作用。这些工作为细胞受体信号转导的基础研究提供了新的手段，并推动建立了新的生物学模型。温馨提示:1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。

高校及科研院所重大科研基础设施和大型科研仪器是国家科技基础条件资源的重要组成部分。但由于管理模式及制度，高内涵细胞成像分析系统等科学仪器设备不对外开放，大多养在“深闺”，大量科研资源潜能没有得到充分发挥。为解决这个问题并加速释放科技创新的动能，中央及各级政府在近几年来制订颁布了关于科学仪器、科研数据等科技资源的共享与平台建设文件。2021年1月22日，科技部和财政部联合发布《科技部 财政部关于开展2021年度国家科技基础条件资源调查工作的通知（国科发基〔2020〕342号）》，全国众多高校和科研院所将各种科学仪器上传共享。仪器信息网对平台高校和科研院所上传的高内涵细胞成像分析系统数量和品牌分布进行统计分析，在一定程度上可反映科研用高内涵细胞成像分析系统的市场信息。（注：本文搜集信息来源于重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台，不完全统计分析仅供读者参考）。高内涵细胞成像分析系统是什么？高内涵细胞成像分析系统又称高内涵筛选系统（high content screening, HCS），是一种结合自动化荧光显微镜的细胞定量成像分析技术。HCS可同时检测多个细胞参数，通过实时监测多种信号通路阐明细胞损伤，在单一实验中获取大量与基因、蛋白及其他细胞成分相关的信息, 确定其生物活性和潜在毒性，被广泛应用于大规模的药物筛选，具有微量、快速、灵敏和准确等特点。全国共享HCS市场调研据统计，网络管理平台上HCS的总数量为144台，涉及25个省份、直辖市、自治区。其中，北京、上海、江苏等地区共享HCS数量最多，分别为40台、16台、16台。除此之外，湖北、广东、浙江均大于5台，分别为9台、9台、8台。从全国共享HCS地区分布图可以看出，共享HCS主要分布在高校教育资源集中的地区。全国共享HCS地区分布图这144台HCS的单位来源共涉及113所高校及研究院所，共享HCS数量超过1台的单位有15所，分别为北京大学、清华大学、中山大学、中国科学院上海药物研究所等。其中，北京作为共享HCS最多的地区，涉及28所高校及研究院所，且高校的共享HCS数量比科研院所多。全国共享HCS数量超过1台的单位北京28所共享HCS单位从全国共享HCS品牌分布来看，HCS市场完全被进口垄断。美谷分子、珀金埃尔默、赛默飞世尔、GE占据了85%的市场，其中，前二者更是抢占到总份额的60%，在高校和科研院所中占据绝对优势。除此之外，BD、奥林巴斯、Leica也在HCS市场中存在一定的竞争力。全国共享HCS品牌分布从全国共享HCS产地分布来看，HCS市场完全被来自美国的仪器生产厂商垄断，它们占据总市场份额的90%。日本的尼康、奥林巴斯等，德国的Leica、蔡司，抢占剩余的市场，在高校和科研院所的仪器采购中占有一席之地。全国共享HCS产地分布更多高内涵细胞成像分析系统讯息，点击专场查看。

p style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "活细胞成像技术已成为全球生命科学研究技术中必不可少的组成部分。经过多年发展，活细胞成像技术让科研人员的研究更加容易，如药物发现。此外，由于生物成像相关产品在各个研究领域中的广泛应用（如用于创建3D细胞建模、实时监测细胞的健康状况等），相应消耗品和售后服务产品的市场需求有所增长。/pp style="text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 432px height: 216px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/647ed1ca-de53-4a16-8c39-5103af00845a.jpg" title="cells-1872666_640.jpg" alt="cells-1872666_640.jpg" width="432" height="216" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "图片来源于网络br//pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "2019年11月，IBO的出版商国际战略方向（Strategic Directions International）发布了《2019年活细胞成像市场报告》，该报告研究了活细胞成像市场趋势、区域分布和行业需求。该报告将活细胞成像仪器分为五个技术领域：strong光学显微镜，共聚焦显微镜，高级显微镜，高内涵分析/strong以及strong分析与标记/strong。报告还概述了提供这些技术的领先公司，其中包括徕卡显微系统公司（丹纳赫旗下）、蔡司、尼康、赛默飞和奥林巴斯等。/pp style="text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 435px height: 289px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/f8f2dfc7-c0b7-4ea3-a576-cdb87d8f1bd4.jpg" title="徕卡TCS SP8.png" alt="徕卡TCS SP8.png" width="435" height="289" border="0" vspace="0"//pp style="margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-align: center "徕卡 TCS SP8激光扫描共聚焦显微镜/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "根据该报告，strong2018年活细胞成像市场估计超过13亿美元，预计到2023年将实现高个位数销售额增长，达到19亿美元/strong。高级显微镜，高内涵分析系统和光学显微镜将占比最多。/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "高级显微镜、分析与标记技术预计将成为增长最快的两个领域，到2023年，两者的销售额都将以高个位数增长。徕卡显微系统公司，蔡司和LaVision BioTec是提供高级显微镜产品的领先公司，而Bachem，Essen和赛默飞是分析与标记业务的领导者。/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "在高级显微镜技术领域，由于供应商引入了改进的商业系统，strong多光子和光片显微镜技术是主要的收入驱动力/strong。此外，服务和售后产品也为该技术行业的市场收入做出了贡献。成像分析和标记试剂技术领域涵盖了活细胞成像消耗品的最高百分比，成像分析占消耗品子市场的五分之一。标记试剂的需求源于不断的创新。/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "从地域上看，2018年，strong美国和加拿大、欧洲是活细胞成像技术的两个最大区域市场，中国是增长最快的区域/strong。这些地区的科研市场、制药和生命科学等终端市场对活细胞成像产品均具有高需求。该报告预测，到2023年，上述三个地区的销售增长将以高个位数增长。/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "在终端市场方面，strong制药/生物技术、科研市场以及政府终端市场在2018年的活细胞成像销售额中占最大份额/strong。科研市场和政府终端市场利用活细胞成像工具来研究细胞过程并记录定性数据。除了制药/生物技术领域使用该技术进行生物药物、治疗药物的开发，该报告还指出，由于个性化用药和癌症治疗的应用需求增加，医院和诊所对活细胞成像工具的需求将增加。/pp style="text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em "strong2017年-2019年，并购也是活细胞成像市场销售额增长的组成部分/strong。布鲁克于2017年以未公开的价格收购了光片显微镜制造商LUXENDO，以使其高级显微镜产品组合多样化。明年，布鲁克通过收购生物分子和细胞成像显微镜的供应商JPK Instruments来扩大其原子力显微镜的技术能力。今年，细胞成像板读取器制造商BioTek被安捷伦科技公司以12亿美元的价格收购。/p

项目编号：SDJDHF20220626-Z390项目名称：山东大学高内涵细胞成像分析系统采购项目预算金额：420.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：420.0000000 万元（人民币）采购需求：标包货物名称数量简要技术要求1高内涵细胞成像分析系统 1套详见公告附件合同履行期限：详见招标文件要求。本项目( 不接受 )联合体投标。山东大学高内涵细胞成像分析系统采购项目公开招标公告.pdf

德国Incyton公司出品的全新产品“实时全息细胞能量代谢分析平台”- CYRIS Flox系统将于第十届慕尼黑上海分析生化展全球首发！能量代谢异常常见于代谢性疾病，肥胖、糖尿病、癌症、神经性疾病等。探索疾病发病机理、寻找药物作用靶点，往往是科研的首要任务，而细胞的能量代谢检测与细胞形态的观察，能够真实有效的反应细胞的状态与活力。德国Incyton实时全息细胞能量代谢分析平台可以从组织样本、活细胞样本到线粒体样本进行一站式无标记检测。CYRIS Flox系统采用全新的实时无标记荧光检测模块与铂金芯片传感器相结合方法，能够精准的获得多参数数据，实时侦测包括有氧呼吸以及糖酵解作用的细胞能量代谢的状态和动态，能同时进行活体细胞内线粒体耗氧速率和糖酵解产酸速率、细胞膜电阻值检测等功能的全自动测定和分析。具有显微扫描成像系统，首创细胞能量代谢数据与显微细胞影像同时在线实时监测和分析。▌性能指标24孔样本，每孔可单独进行实验耗氧率（OCR）、产酸率 （ECAR）、氧浓度、细胞膜阻抗显微扫描成像系统首创细胞能量代谢数据与显微细胞影像同时在线实时监测和记录氧气浓度和湿度控制氧气控制范围1-21%，可做低氧、厌氧等试验自动灭菌检测室全自动移液工作站，24通道独立换液6个不同试剂池多次精准加药可进行几周至数月的长期试验全自动化数据处理，可实现无人值守耗材可重复使用，配套试剂全部开放▌具体应用1、经典细胞氧化压力测量模式，测量细胞的基础呼吸、质子漏水平、最大呼吸、呼吸储备能力以及非线粒体耗氧等阶段。2、毒理药理学研究中，将细胞能量代谢实时检测与活细胞成像完美结合，诠释了细胞理化性质与细胞密度、细胞活力之间的耦联作用。3、细胞应激研究中，将细胞有氧呼吸和无氧呼吸同时检测，并结合细胞膜电阻抗电生理信号，可同时观察到细胞在应激调节中，细胞的抗压能力的高低。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "厦门大学杭纬教授课题组与颜晓梅、李剑锋教授课题组合作，成功研制近场解吸成像质谱仪，实现纳米级形貌与化学成分共成像，并将该仪器用于药物在单细胞内分布的研究。相关研究成果以“Chemical and Topographical Single-Cell Imaging by Near-Field Desorption Mass Spectrometry”为题发表于Angewandte Chemie International Edition。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "（DOI: 10.1002/anie.201813744）/pp style="text-align: center "img title="15504658321311979.png" alt="15504658321311979.png" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/82c26a15-9659-4955-b1c7-d3f85f19bfb2.jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "STED和PALM等高分辨光学技术已被用于鉴定基因表达及分子在细胞内分布，但这些技术均依赖荧光探针与目标分子结合的标记方法。质谱具有分子直接鉴别能力，虽然二次离子质谱能够达到纳米级的分辨，但谱图干扰十分严重。通用性极好的激光解吸技术由于受光学衍射极限的限制其分辨率停留在微米水平。特别是生物样品表面起伏不平干扰成像结果。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "针对这些挑战，该团队使用有孔光纤传导激光，光纤尖端开孔仅200纳米，使用尖端的倏逝波进行解吸，通过原子力显微镜控制光纤尖端到样品表面的距离，同时实现形貌与化学成分的成像。该技术无需探针标记，便可得到多种药物在单细胞内的分布成像，成像分辨率达250 nm。该质谱仪将近场解吸的分子通过深紫外激光后电离，具有离子产率高、传输性好等特点，达到amol级绝对检出限，能够得到清晰的谱图。该仪器克服了样品表面起伏对成像结果的干扰，实现形貌和化学成分的精准成像。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "文献链接：a style="color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline " href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201813744" target="_blank"span style="color: rgb(0, 32, 96) "https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201813744/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "文献原文可联系仪器信息网编辑部提供。联系方式：010-51654077-8223/ppbr//p

细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）作为蛋白质、mRNA、miRNA、脂质等信息物质在细胞间转运的载体, 是细胞与细胞间通讯的重要媒介，参与大量正常生理和病理过程，包括感染性疾病、自身免疫性疾病、心血管和其他炎症性疾病、癌症和凝血障碍等，因此研究EV在人类健康和疾病中的作用具有重要意义。EVs常分为三类外泌体 (30-150 nm) ，在胞体内区室中形成多囊泡小体，随后与质膜融合后从细胞中释放。微囊泡或微粒 (100-1000 nm) ，这是质膜起泡/出芽以及随后从细胞中释放的结果。凋亡小体 (1000-5000 nm) ，由凋亡细胞释放。目前还没有特异性标记物可以最终鉴定不同类型的囊泡。因此，我们把这些小的生物颗粒统称为细胞外囊泡。细胞外囊泡示意图EVs检测研究表明，不同疾病状态下，组织器官释放到体液中的EVs的数量及所包裹的物质是完全不一样的，因而通过检测分析EVs的特性即可对相关疾病进行精准诊断、预后判断及指导治疗。EVs具有尺寸小、异质性高且数量巨大等特点，一直以来，检测灵敏度都是EVs研究中的一个重大挑战。虽然一些关于EVs的检测是利用传统流式细胞术开展的，但也暴露出了明显的局限性，一方面由于传统流式仪器更适用于检测细胞，而细胞表面结合的荧光分子数量远远多于EVs表面；另一方面，一些传统流式仪器在检测小于500 nm单个颗粒上表现吃力。因此，想要准确的检测EVs，就需要更强大且具备高通量功能的检测工具。Amnis 成像流式的技术优势近年来，随着Amnis成像流式技术的发展，越来越多的研究利用这项技术解决了EVs检测这一难题。Amnis技术的核心是使用时间延迟积分CCD (TDI-CCD)进行信号检测。与光电倍增管(PMT)相比，CCD具有更大的动态范围、更低的“噪声”和更高的量子效率，使其更适合测量微弱信号。与传统流式细胞术相比，这种方法信号整合时间更长，噪音低，灵敏度大幅增加，对研究EVs具有独特的优势。Amnis技术EVs应用案例分享以下研究体现了Amnis 成像流式技术在小颗粒检测中的高灵敏度特点。检测脂质体和微球流式技术对比用常规流式技术 (A-B)和成像流式技术 (C-D)获得的200 nm大小的荧光标记脂质体和不同尺寸的聚苯乙烯珠(220、450、880和1300 nm)。Amnis成像流式可以清晰地分辨出缓冲液背景信号(灰色)以上的所有脂质体(粉色)，而常规流式仅能通过荧光分辨出一小部分脂质体。健康人类供体的血浆微粒检测(a)从6名健康供体中获取无血小板血浆，并使用CD235(红细胞)、CD41(血小板)、CD45(白细胞)和CD146(内皮细胞)标记物进行染色以确定微粒细胞的来源。(b)利用CD14(单核细胞)、CD66b(中性粒细胞)和CD3(淋巴细胞)标记物进一步对白细胞微粒进行表型分析，以确定其来源细胞。下方是图库中事件的代表性图片。(c)表为N = 6例供体的绝对计数±SEM。如图所示，Amnis成像流式技术可实现不同来源的外泌体的精准鉴定与计数。单核细胞内化外泌体检测(a)用Amnis成像流式技术分析PKH67标记的外泌体。BF和FITC荧光图像(E)所示。(b) PKH67预标记外泌体与外周血单个核细胞共孵育。使用AmnisIDEAS软件内化功能测量外泌体的内化程度。Amnis成像流式技术不仅实现了PKH67标记的外泌体鉴定，同时也实现了单个核细胞内化外泌体检测，且呈现直观图像佐证结果准确性。小结综上，Amnis成像流式技术做到了真正意义上的流式数据可视化。既具备传统流式可大量检测样本的特点，又利用高灵敏度TDI-CCD技术针对每个检测到的外泌体颗粒进行成像，并可通过海量形态学数据分析EVs与亲本细胞或靶细胞间的相互作用。Cytek Amnis ImageStreamx Mk II 成像流式细胞分析仪以上研究均通过 Cytek Amnis ImageStreamX Mk II 仪器完成。通过将流式细胞术的表型分析能力、高速度和高灵敏度等优势，与荧光显微镜技术在细胞形态学细节的洞察力和针对细胞功能研究的深度有机结合在一起，Amnis ImageStreamXMk II 平台可高速获取每个细胞的多个图像，包括明场、暗场 (SSC) 和多达 10 色荧光标记。ImageStreamX Mk II 通过高分辨率成像，可以定位荧光蛋白表达位置（细胞膜、细胞质或者细胞核），实现超乎想象的广泛应用需求。技术特点应用广泛：样本利用率高达 95%，可以更高效的方式分析稀有细胞。简单易用：简单友好的用户界面，可实时观察全部细胞图像和统计学数据。配置灵活：最高可升级至 6 根激光器。功能强大：提供数百种量化成像分析参数，实现无与伦比的广泛应用。参考文献：Erdbrügger, Uta, and Joanne Lannigan. "Analytical challenges of extracellular vesicle detection: A comparison of different techniques." Cytometry Part A 89.2 (2016): 123-134.Headland, S., Jones, H., D'Sa, A. et al. Cutting-Edge Analysis of Extracellular Microparticles using ImageStreamX Imaging Flow Cytometry. Sci Rep 4, 5237 (2014). https://doi.org/10.1038/srep05237.Clark, R. Imaging flow cytometry enhances particle detection sensitivity for extracellular vesicle analysis. Nat Methods 12, i–ii (2015). https://doi.org/10.1038/nmeth.f.380.Gurunathan, S. Kang, M.-H. Jeyaraj, M. Qasim, M. Kim, J.-H. Review of the Isolation, Characterization, Biological Function, and Multifarious Therapeutic Approaches of Exosomes. Cells 2019, 8, 307. https://doi.org/10.3390/cells8040307.

PerkinElmer 在生物分子科学协会年会上推出全新的自动化与检测、成像及试剂产品，以推动新药开发与研究　　法国里尔 – 在第 15 届 Society for Biomolecular Sciences(生物分子科学协会)(SBS) 年会上，专注于人类及环境健康和安全的全球领先公司 PerkinElmer, Inc.，今天宣布在自动化与检测、细胞成像与分析以及新药开发与研究试剂等方面引入多种新技术，以推动生命科学领域中的新药开发与基础研究。　　“PerkinElmer 很荣幸能够再次参加集中了生物分子学界思想领袖的 SBS 年会，”PerkinElmer 生物研发业务总裁 Richard M. Eglen 说。“今年，我们很高兴能够在细胞检测、高含量筛选和高通量筛选方面推出多种全新的创新性技术，进而巩固我们在细胞成像和放射化学试剂领域的领先地位。”　　新技术将于 PerkinElmer 的 105 号 SBS 展台展示，其中包括：　　• 16 种新型 GPCR 和离子通道细胞系 – 使用新细胞系扩展 GPCR产品系列，主要针对各种重要的疾病状态　　• 30 多种新型AlphaLISA 和 AlphaScreen SureFire 检测试剂盒 – 提供专有的“无需洗涤”和“一孔全部完成”功能，可节省检测开发中的时间和样品，并且省去洗涤步骤，使繁琐的实验室流程变得非常简单　　• 新型 EnSpire™ 、EnSpire Alpha™ 和 EnSpire Alpha PLUS™ 多标记检测平台 – 灵活的微孔板检测仪可以使用 PerkinElmer 的 ALPHA(增强的化学发光荧光亲和性检测)技术，能够提供高性能检测、简单易用的软件和价格合理的配置，可适应任何规模的实验室。　　• 新型 MicroBeta2™ 和 MicroBeta2 LumiJET™ 发光检测仪与闪烁计数仪 – 为从事所有主要放射测量和化学发光应用的研究人员提供全新功能及改进功能。结合了液体闪烁计数仪的可靠性和微孔板检测仪的简易性，它能够极大地节省时间、消耗品并减少浪费。　　• LANCE Ultra™ KinaSelect™ TK 试剂盒 – 用于确定酪氨酸激酶基质的快速、简便且价格合理的方法，可以轻松地优化检测性能。　　• 新型 Western BLAST™ 试剂盒 – 用于显色蛋白质印迹的全新方法，可放大信号并获得能够与化学发光技术相媲美的灵敏度。　　• 新型 Operetta™ 台式高内涵筛选解决方案 – 台式仪器，可为新药开发和细胞科学研究实验室提供高内涵筛选 (HCS) 和高内涵分析 (HCA) 功能。　　• Columbus™ 数据管理平台 – 方便易用的解决方案，可用于大容量数据的管理、存储、检索、可视化以及图像和分析结果的保护。　　• 适用于 cell::explorer 自动化工作站的 Plate::works™ 5.5 软件 – 为计划和控制 HCS 及细胞筛选流程设定新的标准　　• 适用于配体受体研究的新型 NEN 放射化学试剂和 NEN 放射性同位素标记化合物　　• Volocity 5 3D/4D 成像软件 – 技术上的创新，完整的 3D 和 4D 成像解决方案，可用于生命科学研究。 全套工具由四个独有的集成产品构成，可用于 3D 和 4D 图像采集、容量可视化、恢复、发布以及对象的测量、跟踪和制图。　　PerkinElmer 在 SBS 2009 会议期间的活动包括以下研讨会和教程以及 12 个海报会议：　　研讨会：生物化学和全细胞模式中研究激酶通道及相关生物标记物的高端技术。　　日期：2009 年 4 月 26 日，星期日 - 时间：下午 1:30 - 4:30 - 房间：Faidherbe 1　　此次研讨会将讨论并演示多种新方法，这些方法可用于研究生物化学和细胞激酶检测，以及在激酶的自然状态对其进行检查。 研讨会的重点放在可提高激酶检测灵敏度的技术上，以便与激酶研究中通常采用的微量样品配合使用达到最佳效果。此次研讨会还将讨论全新有效的方法，用于从激酶检测到开发所生成的生物标记物的研究。　　教程：PerkinElmer 在细胞仪器方面的新进展　　日期： 2009 年 4 月 28 日，星期二 - 时间： 下午 1:30 - 2:15 - 房间：Rembrandt　　本教程将提供下列信息：使用新型 Operetta™ HCS 仪器、Columbus™ HCS 数据管理软件、cell::explorer 自动化工作站以及新型 MicroBeta2™ LumiJET™ 液体闪烁与发光微孔板检测仪在高含量筛选 (HCS) 领域所取得的最新进展。　　有关 PerkinElmer 的 SBS 活动和技术以及海报会议的完整列表，请访问我们的网站：www.perkinelmer.com/SBS2009　　关于 PerkinElmer, Inc.　　PerkinElmer, Inc. 是一家专注于提高人类及环境的健康和安全的全球领先公司。 据报道，该公司 2008 年收入约为 20 亿美元，拥有约 8,500 名员工，为超过 150 个国家/地区的客户提供服务，同时该公司也是标准普尔 500 指数的成员。 有关其它信息，请访问www.perkinelmer.com 或致电 1-877-PKI-NYSE。　　媒体联系人：　　Mario Fante　　PerkinElmer, Inc.　　电子邮件：mario.fante@perkinelmer.com　　电话：781-663-5602

近日，华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室及光遗传学与合成生物学交叉学科研究中心教授杨弋团队和浙江大学研究员任艾明团队合作，在活细胞RNA成像技术研究中取得突破性进展，相关研究在线发表于《自然-方法》。RNA是活细胞中最重要的生物大分子之一，它不仅能将遗传信息从DNA传递到蛋白质，还在各种细胞生命活动功能调控方面发挥重要作用。活细胞中的RNA是高度时空动态变化的，它们往往需要在特定时间、空间和丰度下才能执行正确的生物学功能。因此，发展活细胞RNA成像技术对于探究RNA的复杂时空动态变化规律和生物学功能至关重要。荧光RNA是近年新兴发展的RNA荧光标记与成像技术，其原理是利用RNA适配体作为标签，特异性结合小分子染料并激活其荧光。相较于其他RNA标记与成像技术，荧光RNA具有操作简单直接、对靶标RNA干扰小、信噪比高等优点。研究人员只需要将靶标RNA序列与荧光RNA适配体序列融合，加入染料配体即可实现靶标RNA的低背景原位实时标记与成像。杨弋与朱麟勇组成的交叉学科联合攻关团队此前发展系列高性能荧光RNA，在国际上首次实现高等生物细胞内不同种类RNA的原位标记与高信噪比成像，成功解决了活细胞RNA实时标记与成像的难题。然而，许多细胞生命过程需要多种RNA分子同时参与。因此，亟需发展具有生物正交的高性能荧光RNA来实现活细胞内多种RNA分子的同时标记与成像，进而解析它们的功能与调控机制。针对这一挑战，联合团队基于全新的分子设计理念与分子共同定向进化策略，发展了国际上首个可用于细胞成像的大斯托克斯位移荧光RNA，实现了活细胞RNA与基因位点的单激光双发射多色实时成像，并进一步在活细胞与活体动物上完成了RNA-蛋白质相互作用的实时监测。研究人员发展出一种Clivia荧光RNA适配体，它由30个核苷酸构成，同时结合不发光的染料分子，进而激活高亮度荧光。通过对染料分子进行修饰改造，该团队成功获得了光谱涵盖黄色到红色系列高亮度荧光RNA，再结合两种荧光RNA光谱特性，利用单色激光实现了两种活细胞RNA或基因位点的荧光成像。受益于Clivia小巧的结构，这种成像方式可被插入到多种小核RNA序列中，在不影响这些RNA本身定位与功能的情况下，实现高信噪比原位实时RNA标记与动态成像。研究人员随后发展了RNA-蛋白质相互作用检测技术，首次实现了活体动物中RNA-蛋白质相互作用的原位实时检测。Clivia具有高稳定性、高信噪比、高亮度，是目前唯一可用于活细胞分析的大斯托克斯位移荧光RNA，也是唯一可在活体上对RNA动态进行测量的荧光RNA。Clivia将为活细胞与活体RNA的多色成像以及RNA功能与调控机制研究提供极具价值的实用工具，也有望为活细胞与活体生物传感、即时诊断甚至实时诊断技术的发展提供新的机遇。