差分细胞计

声波的全部频率是指10-4~1014Hz，其中20Hz以下称为次声波，20~20000Hz为人耳可接收声波，超声波是指频率20kHz以上的声波。超声波具有能流密度大、方向性好、穿透力强等优点。超声波特点　　进入21世纪后，超声提取分离技术广泛用于医药、食品、油脂、化工、环境检测等各个领域，其中在环境检测领域具有重要作用。2018年4月，国家环保部正式发布《HJ911-2017 土壤和沉积物有机物的提取超声波萃取法》，正式将超声波列入土壤样品处理相关标准中，采用超声波提取土壤中的半挥发性有机物和石油烃等特定物质。　　超声波提取原理 利用超声波具有空化效应、机械效应及热效应，还可以产生乳化、扩散、击碎、化学效应等许多次级效应，这些作用增大了介质分子的运动速度，提高介质的穿透能力，促进目标物有效成分溶解及扩散，缩短提取时间，提高有效成份或目标物的提取率。　　超声波提取特点 提高所提成分回收率，缩短提取时间，提取过程中无需加热，节约能源，低温提取，不易改变所提取成分的分子结构　　操作方便，流程简单，减少提取溶剂的使用量，节约成本　　改进了繁琐的传统提取工艺，提高企业的经济效益　　土壤样品的超声波提取 在环境检测过程中，土壤样品可采用超声波提取特定待测物，例如半挥发性有机物和石油烃等，但样品需经过前期制备处理方能进入提取过程。　　首先，从野外采回来的土壤样品，常常含有石头、根系、玻璃、废金属等杂物，应先将杂物除去，再混匀，按四分法粗分。　　其次，需要去除95%以上的水，主要干燥方法有：①干燥剂法(常用的干燥剂有：无水硫酸钠、硅藻土) ②真空冻干法(挥发性组分、热稳定差的组分损失小) ③自然风干法(只适用不挥发性物质、稳定性强物质，例如多氯联苯等)。　　最后，对样品进行均化处理，为了保证样品充分，混匀，干燥的样品经研磨、过筛、均化后保证样品的均匀性和结果的重复性。　　超声波提取是由新芝低温冷却循环泵控制样品温度，新芝多通道超声波粉碎机可以在3-10分钟内完成一次多个样品的提取过程，高效便捷，大幅度减少人力、物力成本。部分应用场景图　　提取过程中需要注意保证样品能够被完全翻动，并且根据目标物性质设定合适的超声功率及提取时间，往往对于挥发性有机物等可以缩短提取时间避免样品挥发或分解。整个提取过程需重复提取3次并合并提取液。当样品颗粒度较小，可以与溶剂充分接触以提高提取效率。　　《HJ911-2017 土壤和沉积物有机物的提取超声波萃取法》中规定适用于多环芳烃、酚类、酞酸酯类和有机氯农药等半挥发性有机物及不挥发性有机物的提取。但该方法不适用于提取不稳定的有机物(如有机磷农药等)，该类物质易挥发、分解，会大大影响回收率。　FYI 超声萃取法也适用于固体废物中石油烃的提取，超声萃取法、索式提取法、水平振荡法也已被发现可用于固体废物中石油烃的提取。由于提取得到的石油烃分子量较大，粘度较高，采用超声萃取法可以有效提升提取效率。　　新芝超声多通道超声波细胞粉碎机系列集合图*　多通道超声波细胞粉碎机性能特点　　新芝土壤全家桶*▼End

生物大分子除了具有传统结构生物学可以解析的有序部分，还经常伴随着高度无序性的区域，而后者被发现可以参与到凝聚相的形成（biomolecular condensation），是几乎所有无膜细胞器形成的基础。解析这些无膜细胞器的组装模式，对于理解其在重要生物学过程及疾病发生中的功能是极为重要的。然而由于大分子凝聚相组成的多样性、无序性和动态性，解析其分子组装基础尤其是在细胞原位水平的相互作用机制极其困难。近年来逐渐发展成熟的冷冻电子断层扫描成像技术（cryo-electron tomography， ET）结合冷冻聚焦离子束减薄技术（cryo-focused ion beam milling）、冷冻光电镜关联技术（cryo-correlative electron and light microscopy, CLEM），与经典的定量质谱学结合，使得相分离无膜细胞器在细胞原位水平的高分辨率可视化成为可能。2023年4月27日，欧洲分子生物学实验室（EMBL）Julia Mahamid课题组的张潇洁博士和Mikhail M. Savitski课题组Sindhuja Sridharan博士等在Cell杂志发表了题为Molecular mechanisms of stress-induced reactivation in mumps virus condensates 的研究论文。该研究利用cryo-ET、质谱定量分析及细胞生物学方法，首次揭示了在宿主细胞处于应激状态时，持续性感染的腮腺炎病毒是如何通过其在宿主细胞内的复制工厂这一凝聚相来实现激活的分子机制。该研究是由一个意外的发现引起的。在细胞响应外界压力（如氧化、热休克、渗透应激条件等）时可以在数分钟内快速形成一种典型的无膜细胞器即应激颗粒。研究人员在利用cryo-CLEM 及cryo-ET对细胞原位水平的应激颗粒进行电镜成像时，意外的多次观察到实验所使用的HeLa细胞内有成团存在的直径约20纳米的螺旋形纤维结构。经过近两年时间的生化分离尝试、结构解析（subtomogram averaging）及质谱分析，研究人员惊奇的发现细胞不知何时意外感染了腮腺炎病毒，而这些螺旋形纤维结构其实是病毒的核衣壳（表征病毒复制工厂的位置）。病毒持续地存在于HeLa细胞中，却对细胞的增殖速度没有可见的影响。而当细胞处于应激状态时，这些病毒的复制却被诱导上调。图1 | 细胞应激状态下持续性感染的腮腺炎病毒复制增强。（A）意外发现的持续性腮腺炎病毒（MuV）感染模型（G3BP1为应激标记蛋白）。（B）氧化应激条件下复制水平上升。（C）免疫荧光染色观察到病毒复制工厂在应激条件体积增大、数目减少。（D）将复制工厂（VF）凝聚相形成的主要组分即磷酸化蛋白的基因转染细胞后观察到的复制工厂的类似液态属性。为了理解细胞应激导致腮腺炎病毒激活的机制，研究人员首先利用免疫染色及光学显微镜观察这些持续性感染的细胞在受到应激处理时会发生怎样的变化。结果显示随着细胞处理时间的延长，应激颗粒逐渐形成，而病毒复制工厂这一微米尺度的细胞内结构的体积也逐渐变大，同时数目减少。进一步研究发现病毒复制工厂类似应激颗粒，也是具有类似液态属性的凝聚相，由其主要组分高度无序的磷酸化蛋白（phosphoprotein）介导形成。这些复制工厂在细胞受到应激处理时呈现动态性，小的凝聚体可以融合形成更大的凝聚体。图2 | 细胞应激引发病毒复制工厂中蛋白作用网络的变化。（A）应激条件下病毒的磷酸化蛋白（标记为P）的磷酸化水平增高。（B）同时，病毒聚合酶蛋白（标记为L）的溶解度下降。（C）AlphaFold2建模及同源比对表明磷酸化位点可能影响病毒聚合酶复合体的稳定性。随后，研究人员利用质谱定量系统分析了在细胞应激状态下，病毒及宿主细胞蛋白质组的变化，包括蛋白表达水平、磷酸化水平和溶解水平等。虽然病毒蛋白在细胞内水平未明显变化（胞外水平检测到上升），有趣的是在磷酸化蛋白的多个位点的磷酸化水平有明显的上调，同时与其相互作用的病毒RNA聚合酶的溶解水平明显降低（可能更多的进入其复制工厂凝聚相）。AlphaFold2建模及同源比对表明这些磷酸化位点刚好位于病毒磷酸化蛋白与其RNA聚合酶的结合位点处。后续的蛋白质密度梯度离心、免疫亲和纯化、突变体分析等实验表明，该磷酸化水平的升高的确与病毒聚合酶复合物在细胞应激状态下的稳定性升高相关。另外，与对应条件下病毒活性的上调相一致，宿主免疫响应水平明显下调。图3 | 腮腺炎病毒复制工厂及其核衣壳蛋白在应激条件下的形态及构象变化。（A）复制工厂在较短时间应激处理时的形态（cryo-ET图像分割；湛蓝色为核衣壳纤维）。（B）随应激时间延长，复制工厂和核衣壳纤维形态的变化，及相互作用蛋白富集。（C）对短时间应激时分离的核衣壳纤维进行亚断层平均（subtomogram averaging）产生的松散（绿色；分辨率4.5 Å）和紧凑（橙色；分辨率6.3 Å）两种构象。分离试验中对核衣壳纤维进行肝素处理使其伸直用于数据分析。（D）对较长应激时细胞原位的伸直的核衣壳纤维进行亚断层平均仅鉴定到松散的构象（分辨率6.5 Å）。最后，研究人员利用cryo-ET对应激处理不同时间点的病毒复制工厂分别进行了细胞原位成像及结构解析（subtomogram averaging）。结果显示随着应激时间的延长，细胞内病毒复制工厂变的更加拥挤，与病毒核衣壳相互作用的分子更加富集，并有趣的伴随着核衣壳螺旋形纤维由弯曲到伸直的形态变化（伸直形态被报道与慢性肌炎相关）。较高分辨率的结构分析表明，其弯曲的形态对应着紧凑和松散两种组装构象，而伸直的形态则几乎都是松散的构象。后者使得核衣壳上缠绕的病毒基因组RNA及核衣壳蛋白的羧基端无序结构（IDR）更容易暴露出来，完成其与病毒复制相关的功能，从而进一步支持应激状态下病毒复制的上调。图4 | 该研究提出的相分离的腮腺炎病毒复制工厂在应激条件下激活的工作模型。综上，该研究整合了前沿的细胞原位cryo-ET、cryo-CLEM、AlphaFold2建模、质谱定量、光学成像等，跨空间尺度地分析了持续性感染的腮腺炎病毒的复制工厂这一凝聚相的应激变化。这为未来进一步探索应激条件下引起这些分子事件的信号通路、以及腮腺炎病毒持续性感染与慢性疾病发生的关联等提供了基础。重要的是，该研究表明细胞原位cryo-ET与这些技术的整合，有望带来很多结构细胞生物学的新发现。该研究由欧洲分子生物学实验室（EMBL）Julia Mahamid课题组和Mikhail M. Savitski课题组完成，Christoph W. Mueller课题组提供了帮助，德国马普所分子细胞生物学与遗传学分所 （MPI-CBG）Christina Eugster Oegema 提供了RNA定量数据，Anthony A. Hyman及实验室提供了重要建议和帮助。

p　　/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/a7b03cd8-f103-448e-ade8-892ac4ae02e3.jpg" title="tpxw2018-09-20-04.jpg" alt="tpxw2018-09-20-04.jpg"//pp　　2018年8月31日，国家重大科研仪器研制项目“基于形态与组学空间信息的细胞分型全脑测绘系统”现场考察会议在武汉召开。国家自然科学基金委员会(以下简称基金委)党组成员、副主任高福出席会议并讲话。根据国家重大科研仪器研制项目相关管理办法要求，本次现场考察专家组由国家重大科研仪器研制项目专家委员会委员及同行技术专家等共11位专家组成。会议由中国科学院武汉物理与数学研究所叶朝辉院士、中国人民解放军总医院海南分院顾瑛院士两位专家组组长主持。br//pp　　高福副主任在讲话中阐述了国家重大科研仪器研制的重要性及其意义，强调坚持“鼓励探索，突出原创，独辟蹊径，聚焦前沿，需求牵引，突破瓶颈，共性导向，交叉融通”，要求聚焦重大前沿科学问题和国家重大战略需求，在关键领域、卡脖子的地方下功夫。/pp　　专家组分别听取项目负责人骆清铭教授及子课题负责人的报告，并进行现场考察。专家组考察后对该项目进行认真讨论，并形成考察报告。/pp　　基金委计划局及医学科学部有关人员参加此次考察会议。/p

生物结构和功能之间的联系是生命科学研究的关键，然而对这个领域的认识目前仍有很多空白。LUMICKS 是总部位于荷兰的生命科学仪器供应商，研发和生产动态单分子和细胞亲合力分析仪器，让研发人员能够在分子和细胞水平上建立结构和功能之间前所未有的桥梁。 LUMICKS 的产品在生物相互作用过程中施加和测量作用力，实现对分子和细胞的研究，从而能够对潜在的生物机制进行详细的实时分析。LUMICKS主要有两款产品，分别是C-Trap 动态单分子显微镜和z-Movi 细胞复合亲合力分析仪，目前众多世界顶尖大学研究所均为 LUMICKS的技术产品的用户，如哈佛大学，牛津大学，清华大学等。2020 年， LUMICKS 在北京设立了亚太区办公室 （卢米科思贸易（北京）有限公司）以服务于亚洲的客户。单分子&动态 观察生物分子机制的全幅图景现代的生物研究通常涉及多种实验技术与方法手段，想了解一个生物分子机制的全幅图景，我们既需要能够分析单个分子，也需要了解分子的动态过程。为什么单分子如此重要？首先单分子观察是对一个分子最直观的分析，眼见为实，这也是许多科学技术一直追求观察更小的单元的原因。其次，单分子技术允许科学家了解单个分子的性质，并非是一个群体的结果。众多技术，例如凝胶电泳、表面等离子共振等，提供的都是万千分子的平均读数，常常不能体现分子的多态性能。为什么我们需要观察动态过程？生物过程本身是动态发展的，只有了解生物分子的行为，才能够理解它们的机制，也才能够为制药、治疗等目标提供指导。结构生物学的方法能够精确到生物分子中的每个原子，然而每个结构都是一个静止的状态，因而目前很多结构生物学家们也在发展能够将静态结构与动态过程结合的方法。C- Trap 动态单分子显微镜填补了这一空白，既能够观察单分子尺度的生物分子，又可以实时观察DNA与蛋白互作、蛋白构象等动态过程。此外，C-Trap的光镊技术允许控制、操作单个 DNA、蛋白、细胞骨架等分子，在微米、纳米尺度下触摸、移动、控制生物分子，为研究人员带来前所未有的体验和结果。C-Trap动态单分子显微镜在动态单分子领域，LUMICKS的C-Trap 是行业首家商业化仪器。相较于其他解决方案，C-Trap 提供业内第一的测量精度和稳定性，真正实现对单分子过程的动态实时观察，高度集成易用的软件使得任何研究人员都可以操作，从样品制备到实验数据分析全流程支持帮助高效产出成果，以及来自全球工程师优质的售后服务。目前 C-Trap 仪器主要在高校的前沿研究中以及生物制药公司的研发中使用，相较于欧美，在中国的C-Trap 使用刚刚起步，未来将会逐步占领市场，成为生物实验室的必备仪器。C-Trap 动态单分子显微镜主要应用在DNA 结合蛋白、细胞骨架与分子马达活性、蛋白质折叠结构变化、细胞力学、生物相变与大分子相分离等领域。尤其在DNA的分子研究领域拥有非常多的应用：DNA 修复，基因编辑，DNA 转录，核小体结构功能等。客户发表在CNS杂志上的应用案例包括DNA 基因编辑过程中 cas9 蛋白与DNA 结合位点在靶、脱靶受哪些因素影响，DNA 损伤修复过程中 Rad 51 蛋白如何与其他蛋白协作，DNA 解旋酶在DNA 上的移动、解旋以及与其他蛋白的互动等等。由于 C-Trap 在生物领域广泛的应用，尤其适合多个研究室作为平台共享设备。免疫细胞治疗领域 复合亲合力测量正在受到瞩目过去的十几年里免疫细胞疗法极大地加速了临床肿瘤治疗的进展，但过继性细胞治疗的效果仍面临着很多挑战。尽管付出了巨大的资源和成本，非常多CAR-T研发团队的临床试验都以失败告终：接受免疫治疗的癌症患者中有很多对药物没有反应或者出现不良反应。这是由于免疫系统与癌细胞的动态环境本身非常复杂，因而众多体外检测方法并不能准确预测体内（临床）疗效。传统衡量免疫细胞效果的方法有很多种。分子水平上，如在研究TCR，CAR受体识别肿瘤表面抗原的特异性时，通常采用的表面等离子共振（SPR）或MHC四聚体（MHC Tetramer）等技术，优化筛选出与靶点亲和力（affinity）最佳的TCR/CAR设计。除此以外，也可以通过体外细胞实验，如细胞杀伤或细胞因子分泌检测去评估免疫细胞的激活及特异性杀伤能力。然而，这些体外实验数据一致性较低，需要更好的生物参数或者assay去预测体内及最终临床结果。什么是细胞复合亲合力（cell avidity）？它阐明了细胞间总的结合强度，这包括了：共受体结合、T 细胞受体（TCR）聚集、细胞粘附蛋白，甚至是结合的方向和分子键的价态。它揭示了一个细胞与另一个细胞之间的复杂的相互作用，而并不仅仅局限于一个蛋白受体与另一个蛋白抗体之间。因而细胞复合亲合力提供了更完整的、更具有生理学相关性的信息，反映了免疫细胞与肿瘤细胞之间更真实的相互作用，从而对免疫治疗期间的细胞响应和效果进行更准确的预测。在免疫细胞治疗领域，特别是CAR-T研发中，复合亲合力测量正在受到瞩目。2022年4月哈佛医学院发表在 《Nature》上的论文 “CAR T cell killing requires the IFNγR pathway in solid but not liquid tumours” 指出“亲合力逃逸” （avidity escape）是实体瘤用来避免 CAR T 细胞杀伤的一种抗性机制，因而对于细胞复合亲合力的测量能够预测 CAR T 对于实体瘤的临床治疗效果。z-Movi 细胞复合亲合力 (Cell avidity) 分析仪，是免疫治疗细胞复合亲合力领域排名第一也是唯一的产品。z-Movi 提供了一套完整的实验解决方案，专注细胞治疗领域，简化免疫细胞筛选流程，一键测量细胞间的复合亲合力。从而帮助研究人员加速细胞治疗产品的筛选和药物开发，更准确高效地筛选出优秀的免疫细胞。z-Movi 细胞复合亲合力检测仪z-Movi 的应用领域主要包括CAR-T, TCR-T, NK/CAR-NK及Cell engager免疫疗法的研发。在CAR-T研发时，通过检测cell avidity，优化CAR的设计，可以降低脱靶效应等不良反应，提高T细胞功能。至于TCR-T，相比affinity，cell avidity与T细胞功能有更好的相关性，借助z-Movi评估不同突变TCR的功能。在NK/CAR-NK研发中，cell avidity也能够用来评估NK细胞的功能及CAR的设计，筛选合适的Donor NK。最后，通过检测不同双特异性抗体与效应细胞靶细胞的cell avidity，研发者能够更好地了解cell engager在细胞相互作用中的功效。未来，我们也将与更多科研院所合作，拓展z-Movi的应用，如树突细胞（Dendritic cell），巨噬细胞（macrophage）等。基于独一无二的测量和优秀的产品设计，z-Movi 已在一众生物制药公司中大放异彩，将来，z-Movi 也必将成为细胞免疫治疗实验室与研发团队中的必备设备。本文作者：王磊博士，LUMICKS 亚太区产品应用专家于晨露博士，LUMICKS 亚太区市场负责人本文为LUMICKS供稿。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，欢迎相关行业朋友投稿。投稿邮箱：lizk@instrument.com.cn

科学家们一直希望能够更清楚地看到大脑是如何工作的。以前研究人员只能在电子显微镜下摆弄死亡的脑细胞，而从来没有用高分辨率显微镜清晰地看到活的脑细胞在有生命的动物体内的活动图景。据美国物理学家组织网近日报道，现在，德国马克斯普朗克研究所的物理学家斯蒂芬和其同事将这一梦想付诸实现。相关论文刊登在最新一期美国《科学》杂志上。　　斯蒂芬与该研究所的其他研究者多年来一直在研发一种被叫做“受激发射损耗” (STED)的超高分辨率显微镜。现在，他们将这项工作提高到一个新的水准。为了让实验结果更清晰，他们首先对一只老鼠的特定脑细胞进行基因修改，使其能够发出荧光，然后切掉老鼠头盖骨的一小部分，放进玻璃器皿里，通过STED观察那些发亮的脑细胞。同时，研究人员启动STED中所装置的软件以遮盖鼠脑里那些没有变亮的部分，这样即可在有生命的老鼠外部实时地再现出神经细胞的高清活动影像。　　这个新型显微镜提供的清晰度可以达到70纳米级以下，四倍于以前的显微镜，足以帮助科学家观察到脑部树突棘的活动，树突棘是存在于哺乳动物大脑神经元树突上的小突起，构成中枢神经系统兴奋性突触传递的原始位点。　　研究人员未来将有可能进一步发现这种新型显微镜的许多种用途，而其中最重要的领域是用于观察治疗精神病药物在脑部神经元突触里是如何工作的，也许还会引发制药学针对特殊疾病开发新药的突破性进展。

超声波细胞粉碎机厂家年底促销 详情请咨询：021-54385660 18018521092 超声波细胞粉碎机产品说明:超声波细胞粉碎机是一种利用超声波在液体中产生空化效应的多功能、多用途仪器。它能用于多种动植物、病毒、细胞、细菌及组织的破碎，同时可用来乳化、分立、匀化、提取、消泡、清晰、纳米材料的制备、分散及加速化学反应等。 超声波细胞粉碎机应用范围：仪器被广泛应用于生物学、微生物学、物理学、动物学、农学、制药、化工、污水处理、纳米材料等领域。 超声波细胞粉碎机主要特征:●超声探头为进口钛合金材质,经久耐用。●高能效换能器,确保功效强劲。●振幅自动调节，在不同的负载状况时振幅保持一致。●工作时间,超声间歇均可设置。●微机控制,超声功率连续可调。●集成温度控制防止样品过热。●隔音箱均采用特殊隔音材料,隔音效果好。 超声波细胞粉碎机技术参数:型号工作频率(KHz)超声波功率(W)随机变幅杆破碎容量(ml)可选配变幅杆占空比价 格(元)QFN96-II20-2510-150Φ60.2-150Φ2、Φ3，Φ8，Φ101-99.9% 9000QFN88-II20-2510-250Φ60.2-250Φ2、Φ3，Φ8，Φ1011500QFN92-II20-2520-650Φ6或Φ100.2-500Φ2、Φ3，Φ10，Φ12,Φ1512500QFN98-III19-23200-1200Φ2050-1000Φ15、Φ22、Φ25、Φ2820700 温控型（★：以下三款均带有温度控制功能）型号工作频率(KHz)超声波功率(W)随机变幅杆破碎容量(ml)温度保护价格(元)QFN92-IID20-2520-900Φ6或Φ100.2-600样品温度至90℃16500QFN98-IIID19-23200-1200Φ2050-100022000QFN99-IID19-23400-1800Φ20或Φ22250-120027200 超声波细胞粉碎机-QFN96系列http://www.qfnmall.com/product-1764.html

超声波细胞粉碎机是一种利用强超声在液体中产生空化效应，对物质进行超声处理的多功能、多用途的仪器，能用于动植物组织、细胞、细菌、芽胞菌种的破碎， 同时可用来乳化、分离、分散、匀化、提取、脱气、清洗及加速化学反应等等。该机广泛应用于生物化学、微生物学、药物化学、表面化学、物理学、动物学、农 学、医学、制药等领域教学、科研、生产。　　上海比朗BILON-650Y超声波细胞粉碎机是上海比朗公司和中科院上海研究院共同打造研发。产品详细信息、实物图片、相关测试结果请电话或邮件索取!　　超声波细胞粉碎机主要特征:　　1、大屏幕液晶显示。　　2、微电脑控制，可储存50组工作数据。　　3、超声时间,超声功率均可设置。　　4、超声功率自动检测，防止超声功率随样品温度的变化而变化。　　5、集成温度控制防止样品过热。　　6、频率自动跟踪，故障自动报警。　　超声波细胞粉碎机技术参数：　　*工作频率： (KHz：22± 1　　*超声功率比：1%-99%(10-650W)　　*随机变幅杆：&Phi 6　　*破碎容量(ml)：0.2-600　　*可选配变幅杆： &Phi 2、&Phi 3、&Phi 10、&Phi 12　　*样品温度保护室温：-99℃　　超声波细胞粉碎机典型用户：上海交通大学、复旦大学、华东师范大学、大连理工大学、内蒙古大学、中科院上海有机化学研究所、中科院化学研究所、中科院地球环境研究所、陶氏化学、睿智化学、联合利华、飞利浦(中国)投资有限公司等。　　电话TEL：021-52965776　　传真FAX：021-52965990　　邮箱Email：info@bilon.cn　　地址Add：上海市闵行区北松公路588号7号楼5层

显微镜技术取得重大突破!据最新发表在《自然》杂志上的文章，来自澳大利亚昆士兰大学的研究人员发明了一种量子显微镜，可使研究人员在的情况下检查活细胞，看到其他方式无法揭示的生物结构细节。这为生物技术的应用铺平了道路，且有望应用于导航、医学成像等领域。　　显微镜由量子纠缠提供动力，爱因斯坦将这种效应描述为“远距离幽灵般的相互作用”。　　来自昆士兰大学量子光学实验室和ARC工程量子系统卓越中心(EQUS)的沃里克鲍恩教授说：“这是第一个性能超过现有最佳技术的基于量子纠缠的传感器。”这台量子显微镜的成功首次证明，量子纠缠改变传感范式的潜力。　　量子显微镜的一个主要成功之处在于，它能够跨越传统光基显微镜的“硬障碍”。通常，传统的光学显微镜会在被观察的生物样本上聚焦照明光线，更强大的光源使研究人员能够更细致地看到细胞。但这种方法的精确度存在一个根本性限制：在某一时刻，足够明亮的光线会破坏活细胞。　　鲍恩和他的同事们已经找到了克服该问题的方法。他们使用了一种带有两个激光光源的显微镜，但通过一种特殊设计的晶体“挤压”了其中一束光线。它通过在光子(激光束中的光粒子)中引入量子纠缠来做到这一点。　　光子被耦合成相互关联的对，其中任何具有不同于其他光子能量的光子都被丢弃，而不是被配对。这一过程降低了光束的强度，同时降低了其噪声，从而可以进行更精确的成像。　　大约10纳米厚的酵母细胞的细胞壁及其细胞液，即使用最好的非量子显微镜，这两者的成像都是微弱的，用标准显微镜则是完全看不见的，而用量子显微镜则可以看到它们的结构细节，从而帮助我们在最小的尺度上理解生命的基本知识。　　英国埃克塞特大学的弗兰克沃尔默表示：“这是光学显微镜领域的一项非常令人兴奋的进展，它为改进最先进的显微镜的工作方式打开了大门，其光强度正好不会破坏生物样本。”　　鲍恩说，量子显微镜也将有实际应用。例如，光学显微镜经常被用来确定细胞是否癌变或诊断其他疾病，而量子显微镜可以显著提高这些测试的灵敏度，并加快测试速度。

ChatGPT热度持续高涨，前几篇文章中我们让ChatGPT预测了科学仪器行业热点、生命科学研究热点以及看好的生命科学仪器公司，回顾点击查看：ChatGPT2023生命科学研究热点大预测ChatGPT看好这10家生命科学仪器企业！ChatGPT预测疫情后核酸检测技术热点应用领域火"出圈"的ChatGPT预测科学仪器行业发展趋势本文，人工智能ChatGPT预测了备受关注的流式细胞仪市场规模以及10家具有良好的发展前景流式细胞仪企业。Q：流式细胞仪的全球和中国市场规模ChatGPT：当前流式细胞仪的全球市场规模约为72亿美元，中国市场规模为14亿美元。流式细胞仪器技术正在快速发展，包括对于细胞的更精确的识别和分类能力，以及更加灵敏的测量和检测能力，还可以增加检测细胞的种类数量，以及提高流式细胞仪器的数据处理速度和数据采集精度。Q：发展前景较好的10家流式细胞仪企业ChatGPT：1. Fluidigm Corporation2. Sysmex Corporation3. Becton Dickinson4. Cytek Biosciences5. Miltenyi Biotec6. Beckman Coulter7. Merck Millipore【注】8. NanoString Technologies9. Thermo Fisher Scientific10. Agilent Technologies【笔者备注】2019年1月,Luminex宣布以总计7500万美元收购Merck Millipore的流式细胞仪产品组合。

20世纪80年代初，曾经有人预言：“21世纪将是生物学的世纪”。这一预言如今已经成为现实，美国《科学》周刊评选的2014年全世界十大科技突破中，一半的成果都来自生命科学领域。　　国内生物产业近年成为政策与资金关注的焦点，也给生命科学仪器带来巨大的市场机会。2014年，全球生命科学仪器市场销售额超过400亿美元，并以6%的速度增长。本文就生命科学领域中热度持续攀升的分子诊断和细胞分析的部分仪器市场做一小结，并结合仪器信息网相关仪器专场数据进行分析。　　分子诊断—基因测序和PCR　　分子诊断是生命科学领域的热点之一，有关机构预测，2019年该市场规模将达723亿元，年均复合增长率高达18.7%，其中分子诊断细分市场年均增速超过20%，而且未来还将维持一段长时间的高速成长周期。同时，相应热点领域发展带动了基因测序仪、PCR仪等分子生物学仪器的采购需求。　　(1)基因测序—二胎政策下前景非常广阔　　2015年10月29日中共五中全会公报允许普遍二胎，随着二胎政策的全面放开以及我国局部省份将基因检测纳入医保报销并相继发布执行通知，要实现二胎优生，最大的利好当属于基因检测领域。　　我国基因测序市场中，产前基因检测市场巨大。截止今年10月底，全国109家医疗机构取得了国家卫计委核准的高通量基因测序产前筛查与诊断临床试点资质，到目前检测人数已经突破5万人次。如以国家规定的3500 元/次的费用计算，按照我国每年2000万左右的新生儿计算，产前基因检测市场能达到700亿元人民币。11月14日，央视《财经周刊》栏目也报道了无创产检基因检测的相关调查结果，预计未来市场规模可破千亿。　　根据Markets&Markets的研究报告显示，去年二代基因测序的全球市场规模为25亿美元，预计2020年将达到87亿美元，复合增长率将达23%。对于如此快速的发展市场需求，最近两年不少厂商（特别是国产厂商）相继推出了新的产品，比如华大基因的BGISEQ-500、中科紫鑫的BIGIS、深圳华因康的HYK-PSTAR-IIA、赛默飞的Ion TorrentTM Ion S5TM NGS系统等。　　目前，我国CFDA医疗器械注册认证的基因测序仪共有6款，分别是华大基因的BGISEQ-100和BGISEQ-1000、达安基因的DA8600、华因康的HYK-PSTAR-IIA、博奥生物的BioelectronSeq4000和贝瑞和康的NextSeq CN500。　　2015年1-10月期间，仪器信息网基因测序仪专场访问量相比2014年同期增长50%，留言量增长近200%，由此可以印证该市场的热度。　　(2)PCR仪—2015年全球新品不断　　2月，上海研域仪器设备有限公司梯度PCR仪上线。　　5月，香港力康HealForce推出集团首款梯度智能PCR仪。　　8月份，加州大学教授Luke Lee 博士和他的团队研发出一种超速光电PCR技术——能显著加快PCR反应中DNA变性、退火的速度。　　8月，国内“多点取样-实时荧光定量PCR技术”技术得到认可，该技术对于食品的日常监管及企业的在线质量控制有着良好的应用前景与推广价值，产品将尽快推向市场。　　10月份，德国耶拿Biometra TAdvanced 96 SG 基因扩增仪新品发布。　　有调查显示PCR市场全球有8%的增长趋势，其中，qPCR占有总PCR市场的64%。最新数据显示，全球数字PCR和qPCR市场预计到2019年将达到39.7亿，2014至2019年均复合增长率为7.8%。　　目前qPCR仪在国内临床应用方面，国产仪器和进口仪器差距已经越来越小，未来这一市场国产化、自动化将是大趋势，试剂盒厂家为了更加适应二三线医疗市场的需求，也会向这些方面不断调整。　　2015年1-10月期间，仪器信息网基因扩增仪专场访问量相比2014年同期增长200%，受关注度大增。　　细胞分析—流式细胞仪和荧光显微镜　　据了解，干细胞治疗政策的放开、干细胞技术的突破，将对细胞生物学科研进程起到推动作用，同时也将使其研究工具——即细胞生物学仪器市场高速增长。鉴于此，流式细胞仪、显微镜成像等设备未来几年的市场规模和技术进展值得期待。　　(1)流式细胞仪—2022年市场将达70亿美元　　目前，全球范围内已经有超过100家公司以流式细胞仪或其相关耗材试剂为主营业务，每年的销售额达到30亿美元，仅仅试剂开辟的市场份额就达到了10亿美元/年。预计2020年市场规模将达到65亿美元，2012到2020年间复合年增长率为30.9%，2022年市场将达70亿美元。　　随着国家对医疗器械行业政策扶持的加强，未来流式细胞仪市场发展空间巨大 加之，国内流式细胞仪企业技术的提升，原材料成本的下降，预计2016年我国流式细胞仪发展规模将达到7.1亿元，我国流式细胞仪行业前景可期。　　2015年1-10月期间，仪器信息网流式细胞仪专场访问量相比2014年同期增长1.2倍，关注度稳步增长。　　(2)荧光显微镜—超分辨有新突破　　2014年，国内光学显微镜总进口额突破3亿美元，生物领域应用的光学显微镜进口额就超过1亿美元。其中，国内激光共聚焦显微镜市场需求已超过1亿元人民币。相较于全球23亿美元的光学显微镜市场，中国市场还有非常大的上升空间，预计国内光学显微镜市场还将以每年超过30%的增长率扩大规模。同时，从仪器信息网今年10月底之前的荧光显微镜专场留言量同比增长4倍这一现象可以略见该市场的火热程度。　　得益于2014年诺贝尔化学奖的结果，中国相关领域的研究人员已开始把目光投向了更加先进的超高分辨率光学显微镜。据了解，中国的一些科研单位，比如浙江大学、中科院苏州医工所等，正在进行超分辨率光学成像技术的研究工作。　　可喜的是，今年2月份，我国超分辨率荧光显微镜研制取得新突破，华中科技大学武汉光电国家实验室朱明强教授课题组研发了一种超级荧光分子开关，同时，制作出具有超级光敏感和应用潜力的全光晶体管，这对我国研制新型超分辨率荧光显微镜意义重大。（编辑：史秀明）　　（注：本文所引数据来自互联网，仅供读者参考。）

仪器信息网讯 2023年11月15日，由仪器信息网和赛多利斯联合举办的2023细胞分析技术前沿应用论坛在京成功召开，并在仪器信息网全程同步线上直播。现场座无虚席，线上、线下总计近5000位观众出席本次论坛。会议现场 大会致辞 赵鑫 北京信立方科技发展股份有限公司副总经理、仪器信息网CEO北京信立方科技发展股份有限公司副总经理、仪器信息网CEO赵鑫为活动致辞。他对各与会专家、企业家及各位线上线下的与会来宾表达了由衷的感谢！他强调生命科学是仪器信息网重点拓展的战略领域，也会时刻保持对前沿技术开发、成果转化、产业协同创新等的高度关注，也希望有更多的机会与科研界、产业界的同仁们一同探讨技术进展，推动行业快速发展。最后，他预祝本次会议圆满成功。高野 赛多利斯实验室产品与服务中国区市场运营负责人赛多利斯实验室产品与服务中国区市场运营负责人高野向现场嘉宾介绍了迄今已有150余年历史的赛多利斯在生命科学和制药行业的使命和愿景，以及赛多利斯自1995年进入中国市场后的发展里程碑。作为企业的战略重点，赛多利斯为生命科学和生物制药行业提供先进技术及解决方案的同时，助力降低研究开发过程中的成本、帮助科学家快速发现科研问题答案，提高产出，加快进程。 主题圆桌：类器官发展与挑战 除了分享前沿技术与应用成果，探讨未来发展趋势外，本次论坛也紧抓热点，特别设置了主题为“类器官创新研究与挑战”的圆桌论坛，探讨如何通过类器官，为临床治疗，新药筛选，转化医学等领域提供新的解决方案。论坛特别邀请到在类器官领域深耕多年的中国医学科学院北京协和医院冷泠教授、北京大学杨根教授、艾名医学首席运营官周轶博士三位行业专家，圆桌共话类器官领域的最新热点和面临的挑战，圆桌论坛主持由赛多利斯生命科学中国区技术经理张甲先生担任。近年来，类器官正迅速崭露头角，成为基础研究和药物发现的有力工具，在生物医学领域有着广泛的应用，包括肿瘤学、再生医学、疾病建模及药物筛选等。冷泠 北京协和医院教授冷泠教授团队主要围绕利用iPSC分化体系，创建了一种具有表皮、真皮和皮下组织完整细胞极性的皮肤类器官，并富含毛囊和皮脂腺等附属器及不同神经细胞类型的神经系统类器官。因其拥有近似自然组织器官的关键结构和功能特征，能够生长并模拟组织发育和损伤修复等过程，在研究组织再生机制、疾病模型和药物筛选等方面展现了强大的应用价值。她表示，迄今为止，应用皮肤类器官来研究或解析临床疾病的研究仍然很少。目前类器官的成熟度远远不够，有待进一步的发展。值得期待的是，基于类器官的药物筛选模型可以实现模拟人体微环境，为新药开发提供评价验证数据。体外高通量药物筛选，尤其靶向药物精准用药，也可以为基础研究药物筛选提供了思路和方法。杨根 北京大学教授杨根教授主要专注于以肿瘤类器官为代表的类器官培养、肿瘤类器官药筛在临床个性化医疗中的应用研究。他从临床和新药开发两个维度分享了类器官的应用情况。他表示，肿瘤类器官目前最大的问题就是临床可及性不高、成本高甚至存在国外耗材垄断的情况。此外，肿瘤类器官耗材的批间次稳定性不高，无法实现标准化，这也是类器官行业面临的亟需解决的问题。从临床患者角度看，类器官处于非常早期的发展阶段。周轶 艾名医学首席运营官艾名医学首席运营官周轶博士表示，站在用户角度而言类器官主要解决两个问题：第一帮助药企做更有效率的药物研发。传统的从动物到人的临床药物开发效率较低、成本高，而类器官可以实现高通量筛选，极大提高了新药开发的效率。第二在临床用药阶段帮助患者解决精准治疗。对于临床肿瘤患者的治疗一般要根据专家指南和医生经验来用药，而我们希望通过类器官给到医生精确数据报告，从而进行精准药物的指导，进一步提高三四线城市医院的诊疗水平。此外，类器官也为体外试药提供了思路。主持人：张甲 赛多利斯生命科学中国区技术经理此外，四位嘉宾就类器官发展过程的技术瓶颈、技术难题与挑战以及未来类器官人才培养的方向进行了交流与讨论。 学术报告环节学术报告环节，来自科研界、医疗界、产业界的十余位专家大咖、企业家们就细胞分析技术在各自领域的前沿应用进行了精彩的报告分享。《小分子化合物单克隆抗体精准创制技术》王战辉 中国农业大学 研究员/博导免疫快速检测是保障动物源食品安全的重要手段，但目前快速检测技术产品应用问题突出，尤其检测稳定性差、通量不高、灵敏度不高等因素导致目前快检效率低。鉴于此，王战辉研究员利用小分子化合物单克隆抗体精准创制技术在免疫快检领域进行了研究，利用高稳定性抗体+高稳定性探针+高稳定性交联指导免疫反应体系的稳健性提升，从而进一步改进免疫快速检测性能。此外，课题组进一步发力于自动化、智能化、高通量快速检测技术及产品开发。具体而言，基于微流控、微阵列的小型检测装置，对于提高自动化、智能化和数字化程度成效显著。《创新全自动无损细胞分离技术赋能细胞研究》程庆灵 赛多利斯 生物分析产品应用科学家细胞分离技术在细胞研究如细胞异质性研究、疾病研究、药物发现、个体化医疗以及发育生物学等领域中发挥重要作用。程庆灵介绍，随着科研需求的日益更新迭代，传统的细胞分离技术存在步骤繁琐效率低、挑取成功率低、细胞易失活、使用成本高等弊端凸显且亟待解决。基于此，报告指出细胞分离技术的趋势主要包含高通量、高精度和高活率三个特点。同时报告中对于满足上述特点的赛多利斯CellCelector Flex的功能特色以及应用案例进行了详细介绍。《多样化细胞分析平台赋能新药研发》王玉辉 康龙化成（北京）生物技术有限公司 体外生物学部门转化医学负责人报告主要围绕多样化细胞检测平台与类器官检测平台对于新药研发的赋能分享。他指出在药物研发中，传统肿瘤2D细胞和肿瘤3D细胞球对于药物响应相对一致，而类器官对于药物响应在某种程度上更能代表个体差异具有重要的意义，主要因为其更加接近于人体真实状态。因此，基于类器官的肿瘤模型或者疾病模型在预测药物在临床中反映出的问题，辅以对药物开发下游机制的分析，为进一步精准联合用药提供思路。《基于靶点的小分子药物的发现及药理机制研究》刘扬 北京大学第三医院 副研究员刘扬研究员研究聚焦于中药化学生物学，特别是天然药物抗肿瘤活性成分的靶标及分子机制。他建立基于互作和天然抗肿瘤成分的高通量筛选体系，发现并研究了天然抗肿瘤活性分子葫芦素B (CuB)在抗肿瘤药物高通量筛选中的应用，该研究成果入选了2022年中医药十大进展成果之一。而后基于14-3-3ζ蛋白靶点的发现，详细介绍了其在治疗阿尔兹海默症中的应用成果与进展。《基于生物层干涉技术的垂钓新方法新体系开发》王静 北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室 副主任技师王静老师首先对所在实验室仪器平台进行了介绍，北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室是药学领域的第一个国家重点实验室，主要围绕新药研究技术平台，包含生物分子相互作用平台、生物影像平台、流式细胞平台、质谱多组学平台、AI药物设计平台等10个重要平台支撑北大药学学科的建设。而后，她对于生物层干涉技术的检测原理、功能优势以及生物层干涉垂钓技术在医学和药学研究领域的应用进行了阐述，尤其该技术在中药活性成分的发现和确认、体现了重要功能。《Incucyte®长时程活细胞工作站在中医药研究中的应用》王铁山 北京中医药大学北京中医药研究院 细胞分子生物学平台负责人报告首先介绍了北京中医药研究优势特色体系：基于单细胞测序和Himap验证转录组学研究平台、基于Xenium空间原位多组学技术、基于虚拟筛选和实际筛选的验证靶点-药物筛选体系。而后他从显微成像技术的发展简史、Incucyte®长时程活细胞工作站在中医药研究中的应用详细介绍。《实时活细胞成像助力高通量活细胞功能表征》孙晓伟 赛多利斯 生物分析产品应用科学家据介绍，赛多利斯首次提出在培养箱内自动成像检测概念后，不断推出迭代更新的实时活细胞监测仪器设备。孙晓伟主要围绕实时活细胞成像设备Incucyte®在细胞活性检测、细胞形态检测与定量、细胞运动检测、微生物感染、生物药如免疫细胞治疗产品、抗体、mRNA疫苗等方面的应用。报告提到，目前Incucyte®在全球已有4000多个用户，发表1万三千多篇文献，160多篇CNC主刊文献。且对于工业客户今年新增加了21 CFR part软件模块，可以满足审计追踪要求。此次论坛的成功举办，为细胞分析技术的前沿应用提供了一个交流和学习的平台，对推动相关领域的发展起到了积极的推动作用。会场掠影

你在细胞房的显微镜真的只要能看到就够了吗？平常只是用显微镜观察细胞状态，如果真的需要图片资料还需要用细胞房外的显微镜拍摄，这样的工作方式真的合理吗？每次拍摄照片都要把细胞带出细胞房，拍摄完，还需要走很长的距离，再带回细胞房，这对细胞状态和生长不会有影响吗？每次想进行细胞计数还需要先用显微镜观察下细胞，然后再在细胞计数仪上进行计数，不能直接观察然后计数细胞吗?这一切现在都可以改变，Echo Rebel正倒置一体显微镜独特的设计使其足够小巧、轻便，且无需配置电脑，使用IPAD PRO显示成像画面，只需要一本书的大小就可以放下整台机器，帮助您完成从观察到成像的全过程。使用基于IOS系统的软件简化拍照流程、加快拍照速度，帮助您最少的时间获得最好的图像质量，减少拍照过程对细胞的影响。Echo Rebel正倒置一体显微镜足够小巧，也可以将其放入培养箱中进行观察，其与IPAD采用无线连接，可以在培养箱外进行相关观察和操作，进一步减少影响。Echo Rebel正倒置一体显微镜软件不仅可以进行细胞观察，还可以添加细胞计数功能，解决了细胞计数与观察分开的难题，进一步帮助用户节省时间和精力。同时又获得精确的计数结果。★ 在几秒内快速分析图像，让您告别以往费时费力的人工细胞计数。只需轻轻一点，自动实现细胞存活率计算，无需培训轻松上手。★ 还可以实现多张图片采集，多次计算，消除人为误差，精准度高。★ 轻松实现自动捏合缩放，查看单个细胞的特写图，还可以快速计算不同直径大小细胞数量。Echo Rebel 正倒置一体显微镜Echo Rebel正倒置一体显微镜配置了800W像素的高速摄像头，可以进行视频录制，远程观察等功能，帮助您实时的监测您的细胞状态，获取长时间的细胞动态变化和运动情况，也可实现多屏共享等功能。Echo Rebel正倒置一体显微镜采用独特的视网膜屏全视野技术，将目镜内置，重新定义观察方式，且显微镜创新性的将正倒置显微镜合二为一，突破传统限制，只需一转，就可满足不同的样品观察需求。▲ Echo Rebel正倒置一体显微镜★

《自然》选出将在未来一年对科学产生巨大影响的工具和技术。从蛋白质测序到电子显微镜，从考古学到天文学，本文将讲述七项有可能会在未来一年震动科学界的技术。　　单分子蛋白质测序　　蛋白质组体现了细胞或生物体制造的一整套蛋白质，可以提供关于健康和疾病的深入信息，但对蛋白质组的表征仍然是一项挑战性的工作。　　相对于核酸来说，蛋白质是由更多的分子砌块(building blocks)组成的，约有20种天然存在的氨基酸(相比之下，组成DNA和信使RNA等分子的只有4种核苷酸) 因此，蛋白质具有更大的化学多样性。有些蛋白质在细胞中的含量较少 并且与核酸不同，蛋白质不能被扩增 ——这意味着蛋白质分析方法必须使用任何能用的材料。　　大多数蛋白质组学分析使用质谱法，这是一种根据蛋白质的质量和电荷来分析蛋白质混合物的技术。这些谱图可以同时量化数千种蛋白质，但检测到的分子并不总能明确识别，并且混合物中的低丰度蛋白质常常被忽视。现在，能对样本中的许多(甚至全部)蛋白质进行测序的单分子技术可能即将问世，其中许多技术类似于用于DNA的技术。　　德克萨斯大学奥斯汀分校的生物化学家Edward Marcotte正在研究一种这样的技术，称为荧光测序(fluorosequencing)[1]。Marcotte的技术报道于2018年，该技术基于一种逐步的化学过程，在此过程中，单个氨基酸被荧光标记，然后从表面偶联蛋白的末端逐个被剪切下来，此时摄像机会捕捉到所产生的荧光信号。Marcotte解释道：“我们可以用不同的荧光染料标记蛋白质，然后在切割时逐个分子地观察。”去年，位于康涅狄格州的生物技术公司Quantum Si的研究人员描述了一种荧光测序的替代方法，该方法使用荧光标记的“粘合剂”蛋白来识别蛋白质末端的特定氨基酸(或多肽)序列[2]。　　其他研究人员正在开发模仿基于纳米孔的DNA测序技术，根据多肽通过微小通道时引起的电流变化来分析多肽。荷兰代尔夫特理工大学的生物物理学家Cees Dekker及其同事于2021年展示了这样一种方法，他们利用蛋白质制成纳米孔，并能够区分通过纳米孔的多肽中的单个氨基酸[3]。在以色列理工学院，生物医学工程师Amit Meller的团队正在研究由硅基材料制成的固态纳米孔器件，该器件可以同时对许多不同的蛋白质分子进行高通量分析。他说：“你可能可以同时观察数万甚至数百万个纳米孔。”　　尽管目前单分子蛋白质测序只是概念上的验证，但其商业化正在迅速推进。例如，Quantum Si公司已宣布计划今年推出第一代仪器，并且Meller指出，2022年11月在代尔夫特举行的蛋白质测序会议上有一个专门针对该领域初创企业的讨论组。他说：“这让我想起了第二代DNA测序技术面世前的那些日子。”　　Marcotte是德克萨斯州奥斯汀市蛋白质测序公司Erisyon的联合创始人，他对此持乐观态度。他说：“这已经不是个行不行的问题，而是这项技术几时能送到人们手上。”　　詹姆斯韦勃太空望远镜　　天文学家们从去年开始就翘首以盼，兴奋不已。经过20多年的精心设计和建造，美国国家航空航天局(NASA)与欧洲航天局和加拿大航天局合作，于2021年12月25日成功将詹姆斯韦布太空望远镜(James Webb Space Telescope，缩写JWST)送入轨道。因为仪器设备需要展开并确定第一轮观测的位置，全世界不得不等待了近七个月，JWST才开始正常工作。　　等待是值得的。马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科学研究所天文学家、JWST的望远镜科学家Matt Mountain表示，最初传来的图像超出了他的最高预期。“实际上天空并不空旷——到处都是星系，”他说，“理论上我们知道这一点，但真正看到这一景象带来了别样的情感冲击。”　　詹姆斯韦布太空望远镜(James Webb Space Telescope)的6.5米主镜片(图中展示了18片镜片中的6片)可以探测数十亿光年外的物体。资料来源：NASA/MSFC/David Higginbotham　　JWST的设计是为了接替哈勃太空望远镜的工作。哈勃望远镜可以看到令人惊叹的宇宙景象，但也有盲点：它基本上无法看见在红外范围内具有光信号的古老恒星和星系。要弥补这一点，需要一台高灵敏度的仪器，其灵敏度要能够探测到数十亿光年外发出的极为微弱的红外信号。　　JWST的最终设计包括18个完全光滑的铍质镜片阵列，当其完全展开时，直径为6.5米。Mountain说，这些反射镜的设计非常精密，“要是把一块镜面等比放大到美国那么大，上面的隆起也不超过几英寸(高)。”这些反射镜配有最先进的近红外和中红外探测器。　　这一设计使JWST能够填补哈勃望远镜的空白，包括捕获来自一个有135亿年历史的星系发出的信号，该星系产生了宇宙中最早的一些氧和氖原子。JWST也带来了一些惊喜，例如，它能够测量某些类型的系外行星的大气组成。　　世界各地的研究人员都在排队等待观察时间。英国卡迪夫大学的天体物理学家Mikako Matsuura正在用JWST进行两项研究，调查宇宙尘埃的产生和破坏，这些尘埃可能会导致恒星和行星的形成。Matsuura说，与她所在小组过去使用的望远镜相比，“JWST拥有完全不同的灵敏度和清晰度等级”。她说：“我们看到了这些天体内部正在发生的完全不同的现象——这真令人叹为观止。”　　体积电子显微镜　　电子显微镜(Electron microscopy，EM)以其卓越的分辨率而闻名，但观察的主要是样本的表面。深入研究样本的内部需要将样本切成非常薄的切片，这对于生物学家来说往往不够。伦敦弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)的电子显微镜学家Lucy Collinson解释说，仅覆盖单个细胞的体积就需要200个切片。她说：“如果你只有一个[切片]，你就是在玩统计把戏。”　　现在，研究人员正在将EM的分辨率应用于包含多个立方毫米体积的3D组织样本上。　　此前，从2D的EM图像重建这样体积的样本(例如，绘制大脑的神经连接图)需要经历艰苦的样本准备、成像和计算过程，才能将这些图像转换为多图像堆叠。现在，最新的“体积电子显微镜”技术大大简化了这一过程。　　这些技术有各种优点和局限性。连续切面成像(Serial block-face imaging)是一种相对快速的方法，它使用金刚石刀片在树脂包埋样品上切下一系列薄片，并进行成像，可以处理约1立方毫米大小的样品。然而，它的深度分辨率较差，这意味着生成的体积重建将相对模糊。聚焦离子束扫描电子显微镜(Focused ion beam scanning electron microscopy，FIB-SEM)能制备更薄的薄片样品，因此深度分辨率更高，但更适用于体积较小的样品。　　Collinson将体积电子显微镜的兴起描述为一场“安静的革命”，因为研究人员专注于用这种方法得到的结果，而不是生成这些结果的技术。但这正在改变。例如，2021年，弗吉尼亚州珍利亚研究园区(Janelia Research Campus)从事电子显微镜中细胞器分割(Cell Organelle Segmentation in Electron Microscopy，COSEM)计划的研究人员在《自然》上发表了两篇论文，聚焦了在绘制细胞内部结构方面取得的重大进展[4,5]。“这是一个绝佳的原理论证。”Collinson说。　　COSEM研究计划使用精密的定制FIB-SEM显微镜，在保持良好空间分辨率的同时，可将单个实验中可成像的体积增加约200倍。将这些仪器与深度学习算法结合使用，该团队能够在各种细胞类型的完整3D体积中定义各种细胞器和其他亚细胞结构。　　这种样品制备方法费力且难以掌握，并且由此产生的数据集非常庞大。但这一努力是值得的：Collinson已经看到了该技术在传染病研究和癌症生物学方面产生的见解。她现在正在与同事们合作，探索以高分辨率重建整个小鼠大脑的可行性。她预计这项工作将需要十多年的时间，花费数十亿美元，并产生5亿GB左右的数据。她说：“这可能与绘制第一个人类基因组工作的数据量在一个数量级。”　　CRISPR无限可能　　基因组编辑工具CRISPR–Cas9作为在整个基因组的目标位点引入特定变化的首选方法，在基因治疗、疾病建模和其他研究领域取得了突破，无可非议地享有盛誉。但它的用途多受限制。现在，研究人员正在寻找规避这些限制的方法。　　CRISPR编辑由短链向导RNA(short guide RNA，sgRNA)协调，sgRNA将相关的Cas核酸酶导向其目标基因组序列。但这种酶发挥作用还需要在靶点附近有一种叫做原间隔序列邻近基序(protospacer adjacent motif，PAM)的序列 如果没有PAM，基因编辑很可能会失败。　　在波士顿的马萨诸塞州总医院，基因组工程师Benjamin Kleinstover利用蛋白质工程技术，从化脓性链球菌中制造出常用Cas9酶的“近乎不受PAM序列限制的(near-PAMless)”Cas变体。一个Cas变体需要由三个连续核苷酸碱基组成的PAM，其中腺嘌呤(A)或鸟嘌呤(G)核苷酸位于中间位置[6]。“这些酶现在几乎可以读取整个基因组，而传统的CRISPR酶只读取1%到10%的基因组。”Kleinstover说。　　这种对PAM序列不太严格的要求，增加了编辑“脱靶”的机会，但进一步的蛋白质工程设计可以提高其特异性。作为一种替代方法，Kleinstiver的团队正在设计和测试大量Cas9变体，每个变体对不同的PAM序列表现出高度的特异性。　　还有许多天然存在的Cas变体有待发现。自然条件下，CRISPR–Cas9系统是一种针对病毒感染的细菌防御机制，不同的微生物进化出了具有不同PAM序列偏好的各种酶。意大利特伦托大学的病毒学家Anna Cereseto和微生物组研究人员Nicola Segata梳理了100多万个微生物基因组，鉴定和表征了一组多样的Cas9变体，他们估计这些变体可能总共可以针对98%以上的已知人类致病突变[7]。　　然而，其中只有少数能在哺乳动物细胞中发挥作用。Cereseto说：“我们的想法是测试许多种酶，看看是什么决定因素使这些酶正常工作。”从这些天然酶库和高通量蛋白质工程工作中获得的见解来看，Kleinstiver说，“我认为我们最终会有一个相当完整的编辑工具箱，能让我们编辑任何我们想要的碱基。”　　高精度放射性碳测年　　去年，考古学家利用放射性碳测年技术的进步，对维京探险家首次抵达美洲的确切年份——甚至是季节——进行了研究。荷兰格罗宁根大学的同位素分析专家Michael Dee和他的博士后Margot Kuitems带领的一个团队在加拿大纽芬兰岛北岸的一个聚落中发现了一些被砍伐的木材，通过对这些木材的研究，确定这棵树很可能在1021年被砍伐，而且可能是在春天[8]。　　自20世纪40年代以来，科学家一直在利用有机人工制品的放射性碳测年法来缩小历史事件发生的时间范围。他们通过测量同位素碳-14的痕迹来做到这一点，碳-14是宇宙射线与地球大气相互作用的结果，在数千年中缓慢衰变。但这种技术的精确度通常仅为几十年左右。　　加拿大纽芬兰省兰塞奥兹牧草地(L'Anse aux Meadows)木材的精确放射性碳年代测定显示，维京人于1021年在此地砍倒了一棵树。图片来源：All Canada Photos/Alamy　　2012年，情况发生了变化，日本名古屋大学物理学家三宅芙沙(Fusa Miyake)领导的研究小组发现[9]，公元774到775年之间，日本雪松年轮中碳-14含量显著升高。随后的研究[10]不仅证实了这一时期世界各地的木材样本中都存在这种碳-14含量的显著升高，而且还发现历史上存在至少五次这样的碳-14含量上升，最早的一次可以追溯到公元前7176年。有研究人员将这些碳-14峰值与太阳风暴活动联系起来，但这一假设仍在探索中。　　无论其原因是什么，这些“三宅事件”的存在，能让研究人员通过检测一个特定的三宅事件，然后对此后形成的年轮进行计数，从而准确地确定木制文物的制造年份。Kuitems说，研究人员甚至可以根据最外圈年轮的厚度来确定树木被砍伐的季节。　　考古学家现在正在将这种方法应用于新石器时代聚落和火山爆发遗址的研究，Dee希望用它来研究中美洲的玛雅帝国。在接下来的十年左右，Dee乐观地认为，“我们将对这些古老文明中的许多历史事件有真正精确到年代的完全记录，我们将能够以相当精细的时间尺度谈论这些历史发展。”　　至于三宅，则还在继续寻找历史中的时间标尺。她说：“我们现在正在寻找过去一万年中与公元774到775年的事件相当的其他碳-14升高。”　　单细胞代谢组学　　代谢组学是研究驱动细胞的脂质、碳水化合物和其他小分子的科学，它最初是一套表征细胞或组织中代谢产物的方法，但现在正在转向单细胞水平。科学家们可以利用这些细胞水平的数据，理清大量看似相同的细胞的功能复杂性。但这一转变带来了艰巨的挑战。　　代谢组包含大量具有不同化学性质的分子。欧洲分子生物学实验室的代谢组学研究人员Theodore Alexandrov说，其中一些分子存在的时间非常短暂，代谢周转率为亚秒级别。它们可能很难检测：尽管单细胞RNA测序可以捕获细胞或生物体中产生的近一半的RNA分子(转录组)，但大多数代谢分析仅涵盖细胞代谢产物的一小部分。这些缺失的信息里可能包含了重要的生物学奥秘。　　“代谢组实际上是细胞的活性部分。”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的分析化学家Jonathan Sweedler说，“在疾病状态下，如果你想知道细胞状态，你真的要研究代谢产物。”　　许多代谢组学实验室使用分离的细胞，这些细胞被捕获在毛细管中，使用质谱法单独分析。相比之下，“成像质谱”方法获取了样本中不同位置的细胞代谢产物发生变化的空间信息。例如，研究人员可以使用一种称为基质辅助激光解吸/电离(MALDI)的技术，其中激光束扫过经特殊处理的组织切片，释放出代谢产物，用于随后的质谱分析。这种方法也能捕获样本中代谢物来源的空间坐标。　　Sweedler说，理论上，这两种方法都可以量化数千个细胞中的数百种化合物，但要实现这一目标通常需要顶级的定制硬件设备，成本在百万美元左右。　　现在，研究人员正在普及这项技术。2021年，Alexandrov团队报道了SpaceM，这是一种开源软件工具，它能用光学显微镜成像数据，使用标准商用质谱仪对培养的细胞进行空间代谢组学分析[11]。他说：“我们算是做了数据分析部分的体力活。”　　Alexandrov的团队使用SpaceM对数以万计人和小鼠细胞中的数百种代谢产物进行了分析，并转向标准的单细胞转录组学方法将这些细胞分类。Alexandrov表示，他尤为热情的是后一项工作，以及构建“代谢组学图谱”的想法——类似于为转录组学开发的图谱，以加速该领域的进展。他说：“这绝对是一个前沿领域，并将对科学起到巨大的推动作用。”　　体外胚胎模型　　研究人员现在可以在实验室中制造出人工合成胚胎(下图)，它与8天大的自然胚胎(上图)类似。来源：Magdalena Zernicka Goetz实验室　　科学家们已经在小鼠和人类的细胞水平上详细描绘了从受精卵到完全形成的胚胎这一过程。但驱动这一过程早期阶段的分子机制仍不清楚。现在，“胚状体”模型的一系列活动有助于填补这些知识空白，让研究人员更清楚地了解可以决定胎儿发育成败的重要早期事件。　　该领域一些最精细的模型，来自加州理工学院和英国剑桥大学的发育生物学家Magdalena Zernicka Goetz的实验室。2022年，她和她的团队证明，他们可以完全从胚胎干细胞(embryonic stem cells，ES细胞)中产生植入期的小鼠胚胎[12,13]。　　与所有多能干细胞一样，ES细胞可以形成任何细胞或组织类型，但它们需要与两种类型的胚外细胞密切相互作用才能完成正常的胚胎发育。Zernicka-Goetz团队研究出了诱导ES细胞形成这些胚外细胞的方法，并表明这些细胞可以与ES细胞共培养，以产生胚胎模型，该模型的成熟度是以前的体外实验无法达到的。“它就如你能想象的胚胎模型那样。”Zernicka Goetz说，“我们的胚胎模型发育出一个头部和心脏——而且还在跳动。”她的团队能够利用这个模型来揭示个别基因的改变如何破坏正常的胚胎发育。　　经过工程设计用于模拟胚胎8细胞期的细胞构成的胚状体。来源：M.A Mazid et al./Nature　　在中国科学院广州生物医药与健康研究院，干细胞生物学家Miguel Esteban和同事们正在采取一种不同的策略：重新编程人类干细胞，以模拟最早的发育阶段。　　Esteban说：“我们最初的想法是，实际上甚至制造合子也是可能的。”该团队没能完全实现这一点，但他们的确发现了一种培养策略，能使这些干细胞回到类似于8细胞期人类胚胎的状态[14]。这是一个至关重要的发育期里程碑，与基因表达的巨大变化相关，最终产生不同的胚胎细胞和胚外细胞谱系。　　尽管还不完美，但Esteban的模型展示了自然状态下8细胞期胚胎中细胞的关键特征，并凸显了人类和小鼠胚胎如何启动向8细胞期阶段转变之间的重要差异。Esteban说：“我们发现，一种甚至在小鼠体内都没有表达的转录因子，调节着整个转化过程。”　　结合起来，这些模型可以帮助研究人员描绘出仅仅几个细胞是如何发育为高度复杂的脊椎动物躯体的。　　在许多国家，对人类胚胎的研究只能在发育14天以内进行，但在这些限制条件下，研究人员仍有许多工作可做。Esteban说，非人类灵长类动物模型提供了一种可能的替代方案，而Zernicka-Goetz说，她的小鼠胚胎策略也可以产生发育到第12天的人类胚胎。她说：“在这个我们能研究的胚胎阶段，仍有很多问题有待提出。”　　参考文献：　　1. Swaminathan, J. et al. Nature Biotechnol.36, 1076–1082 (2018).　　2. Reed, B. D. et al. Science 378, 186–192 (2022).　　3. Brinkerhoff, H., Kang, A. S. W., Liu, J., Aksimentiev, A. & Dekker, C. Science 374, 1509–1513 (2021).　　4. Heinrich, L. et al. Nature 599, 141–146 (2021).　　5. Xu, C. S. et al. Nature 599, 147–151 (2021).　　6. Walton, R. T., Christie, K. A., Whittaker, M. N. & Kleinstiver, B. P. et al. Science 368, 290–296 (2020).　　7. Ciciani, M. et al. Nature Commun. 13, 6474 (2022).　　8. Kuitems, M. et al. Nature 601, 388–391 (2022).　　9. Miyake, F., Nagaya, K., Masuda, K. & Nakamura, T. Nature 486, 240–242 (2012).　　10. Brehm, N. et al. Nature Commun. 13, 1196 (2022).　　11. Rappez, L. et al. Nature Methods 18, 799–805 (2021).　　12. Amadei, G. et al. Nature 610, 143–153 (2022).　　13. Lau, K. Y. C. et al. Cell Stem Cell 29, 1445–1458 (2022).　　14. Mazid, M. A. et al. Nature 605, 315–324 (2022).　　原文以Seven technologies to watch in 2023为标题发表在2023年1月23日《自然》的技术特写版块上

细胞是生命的最小单位，细胞生物学是生命科学研究的重要领域。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员陈正军表示，细胞在地球上的物质形态演化过程同时也是地球生命演化的过程，“了解了细胞，我们就能了解生命”。细胞生物学与人类活动息息相关细胞生物学是研究生命活动的一个重要前沿学科方向。这一学科分支众多，主要关注细胞形态结构、细胞生命活动功能、细胞遗传调控以及细胞与其生命活动环境当中的各种关系。陈正军表示，人类需要把细胞研究清楚，通过研究细胞的生命活动过程、基因调控以及细胞与微环境的关系，可以了解细胞的健康活动和发育过程。而如果缺乏对相关研究的掌握，我们便会很难认识目前面临的各种疾病，如炎症、癌症等病理细胞的活动过程等，也很难针对这些疾病的发病机制进行有效的治疗。细胞生物学与人类生活息息相关，陈正军举了一些生活中常见的人体生理反应例子来解释细胞的生命活动。他介绍，小孩皮肤光滑、湿润，但随着年龄增长也会有皱纹出现，这一过程就是人体细胞的变化过程，保养皮肤的过程其实就在保养我们的面部细胞。“平时给予身体充沛的营养，进行自由运动，及时调整心理情绪，就是在保养人体细胞，调整人体大脑神经细胞健康活动，助力身心健康。”细胞生命活动受内外因素共同作用真核多细胞生命体由各种各样的细胞所组成，不同种类的细胞组成不同组织器官，执行相应组织器官的功能和行为，协同完成人体生命活动。人体从受精卵细胞发育成一个完整的个体，伴随了细胞的增殖、分化、迁移等各种细胞行为。陈正军的研究领域则包括了细胞极性与细胞迁移、增殖和肿瘤发生的相关性研究。他介绍，细胞在迁移过程中需要定位到特殊的位置上，形成一种特殊的细胞极性状态，占据它所在的功能部位并执行其生命活动过程。一个细胞如何在体内发挥作用？陈正军认为这是一个十分有趣且深奥的科学问题。细胞活动受到细胞自身遗传物质、蛋白质分子的调控，同时细胞内部的这些分子和功能单位，也会受到细胞外环境因素的影响。两者共同相互作用，使得单个细胞可以产生不同的生命活动。具体来讲，细胞生长需要改变自身的结构状态，这一过程伴随胞内各种信号物质、蛋白质、信号通路等发生变化。其中，细胞通路的变化则受部分外界因素的影响，例如化学因素、物理因素甚至生物因素。而在体内环境中，生长因子作为一种外环境因素，对细胞行为如细胞生长、迁移等的影响极为重要。细胞生长因子可实现不同细胞的功能需求细胞生长因子是促进细胞生命活动一类细胞因子广泛的概念，比如说，表皮细胞生长因子、成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子和内皮细胞生长因子等，都称为细胞生长因子。不同细胞生长因子就会帮助不同细胞维系其不同生命活动功能，如细胞增殖、迁移和分化等。不同细胞种类对细胞生长因子的需求也不同，不同的细胞生长因子也能协同调控一种细胞活动过程，比如说表皮细胞生长因子和血小板衍生生长因子对上皮细胞的增殖促进作用，多种不同细胞生长让细胞来执行不同的生命活动。每个细胞在特定的环境下都可以分泌产生细胞生长因子，通过细胞之间互相刺激或者刺激自身发挥作用。以口腔黏膜或者肠道的上皮细胞自我修复为例，当上皮细胞产生损伤，需要修复即重新执行自身的增殖功能时，上皮细胞会启动常规活动以外的一种机制，分泌生长因子帮助自己，甚至帮助周围细胞进行修复，完成功能需求。细胞生长因子通常呈多肽分子配体，可以直接与表皮生长因子受体结合，结合之后受体会把信号转到胞内，细胞内接着启动一系列蛋白质的相互作用和偶联酶促化学反应，这一过程为细胞的信号转导通路激活，通过瀑布效应放大生物信号，启动和激活细胞增殖、迁移、分化等生命活动。因此，细胞生长因子在细胞生命活动过程中起着非常重要的作用。

生命科学基础研究与人类健康和社会经济发展密切相关，在科学和经济社会领域中的重要性日渐增强。Science 曾发布125 个挑战全球科学界的重要基础问题，其中涉及生命科学的问题约占 54%。生命科学研究过程离不开各类科学仪器的帮助，今年，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。本篇为中国科学院分子细胞科学卓越创新中心细胞分析技术平台副主任俞珺璟撰写，俞老师根据多年工作经验，详细介绍了流式细胞术的发展，并分享了长期工作中仪器使用的心得体会。以下为供稿内容：流式细胞术最初诞生于20世纪60年代末，发展之初主要应用于计数和评估颗粒的大小。随着硬件和软件的不断升级发展以及各种荧光试剂的迭代更新，流式细胞术作为一种能够对细胞群、细胞亚群及单个细胞或者颗粒进行多参数、快速的定性/定量的分析手段，已经被深入应用于细胞生物学、免疫学、病毒学、肿瘤生物学、传染病检测、食品和环境监控及生物制药等多个研究领域。流式细胞技术部门作为中国科学院分子细胞科学卓越创新中心细胞分析技术平台的一个重要分支，从成立最初的只有一台2激光4色流式细胞检测仪和2激光7色流式细胞分选仪发展至今已经具备了高低不同配置的流式细胞检测仪8台、流式细胞分选仪7台、高活性全自动磁珠分选仪1台（http://sjzx.sibcb.ac.cn/Cn/Index/pageView/catid/32.html/list/48 ），最大程度地满足中心及周边乃至全国科研院所在流式细胞仪方面的实验需求。平台流式的建设和发展与流式技术的不断更新、科研方向的转变是息息相关的。现就平台在流式方面的使用心得进行分享及对未来流式潜在的需求做一些展望。一、流式细胞检测传统流式细胞仪的硬件系统通常由一个或者多个激光器组成的光照系统、二向色镜以及带通/长通滤光片组成的分光光学器件、高灵敏度光电倍增管（PMT）或雪崩光电二极管组成的检测系统组成。传统流式细胞仪内一个激光器可以搭配2个或多个PMT通道，一个PMT对应一个检测通道，接收发射光谱的峰值信号。激光器越多检测通道越多，可检测荧光信号也越多。平台根据中心各课题组的实验需求配置了不同型号的基于传统检测原理的流式细胞检测设备。1.1 细胞內源荧光蛋白或自发荧光的流式细胞检测细胞内源荧光蛋白或自发荧光的检测主要包括三个方面的应用：1.细胞系转染质粒后阳性比例的检测；2.组织来源带有内源性荧光标记蛋白的细胞比例情况，例如细胞示踪实验；3.细胞自发荧光的测定，比如细胞富含某类化合物，而该类化合物具有较强的自发荧光，可以作为该类细胞的识别标志物。这三类实验基本只用单色或者两色的流式设备配置就可以开展实验。通常转染了只带有GFP标签蛋白的质粒细胞进行流式检测时，只需有488nm激光器，但是如果有mCherry之类的荧光蛋白，必需要有561激光器进行激发。如果带有GFP和mCherry两种融合荧光蛋白的小鼠组织来源细胞进行实验时，要注意两种荧光蛋白的表达水平，尤其是mCherry表达强而GFP表达弱时，mCherry的荧光溢漏会影响GFP通道，所以要利用合适的单荧光样品管作为单染管进行补偿调节。对于一些自发荧光的细胞，例如富含维生素A的细胞类型，可以用405nm激光器激发，450/50带通滤光片进行收集。对于这些荧光蛋白检测的实验，平台需要配备405nm/488nm/561nm的流式检测设备即可。1.2 常规细胞生理健康的流式细胞检测细胞凋亡、倍型、周期是流式平台做的最多的和细胞生理健康相关的实验。细胞凋亡实验一般会采用PI/Annexin V-FITC双指数染色，只有488nm激光器的设备就可以满足实验需求，但是如果有488nm/561nm独立光斑的仪器就可以省略调补偿的过程。细胞倍型一般会采用Hoechst 33342进行染色，以区分单倍体、二倍体等。Hoechst和双链DNA结合后最大激发波长为350nm，最大发射波长为461nm，因此需要配备了355nm激光器的设备，450/50带通滤光片收集。细胞周期一般会采用PI染色的方法，488nm或者561nm激光器都可以激发。因此，对于细胞生理健康的检测，如果使用上述染料基本配备355nm/488nm/561nm激光器的流式检测设备即可。1.3 多色流式细胞检测平台在多色流式细胞检测上主要围绕免疫细胞、造血干细胞、成体干细胞等的分型鉴定。多色流式检测从配色方案设计、设备选择、样品制备、上机和数据分析，过程相对更为复杂。因此，平台配备了4激光12色，4激光14色，5激光18色，5激光19色，5激光28色等多参数流式细胞仪，以满足各种实验需求。在实验过程中，如果多色实验，补偿调节依然是许多用户困惑的地方。如何获得正确的补偿矩阵是保证后期样品数据分析准确性的前提。现在的流式细胞分析仪基本都具备自动调节补偿的功能，因此可以用样品来确定各检测通道的电压后，用补偿微球进行补偿调节可以避免细胞阳性群不明显的困扰。随着仪器光路结构/检测器、电子元器件和分析软件的不断迭代，光谱流式技术的实用性得到了发展。在2005年的时候，Robinson等人提出了可以通过使用棱镜或光栅系统进行分光，配合32通道PMT或CCD检测器阵列可实现500-800nm波长范围内的全光谱信号检测技术。与棱镜分光相比，光栅分光系统可以通过单缝衍射原理对复合荧光实现均匀色散分光，在保证荧光信号真实性的基础上确保所有波段的荧光信号可以同时到达PMT检测器阵列中，实现全光谱信号检测的时空一致性，确保染料光谱的真实性。全光谱流式细胞仪可以跨越所有激光线，检测到可见光波长范围内（360-920nm波长）的全光谱信息，获得每一种荧光的整个发射光谱信息，最后利用WLSM算法（最小加权二乘法）对多个光谱进行拆分，获得每个单一荧光探针的完整光谱信号，从而避免使用传统的补偿计算矩阵，收集到更加全面与准确的荧光信号。因此，通过引入光谱流式技术，可以避免传统流式实验中高参数实验的补偿困扰。比如，通过光谱流式，平台已经实现了小鼠肠道23色免疫细胞分析方案、28色肿瘤免疫细胞亚群分析实验等。但是值得注意的是，光谱流式需要正确的光谱信息，比如样品固定会影响光谱信号，所以固定前后需要建立不同的荧光光谱库。1.4 高通量流式细胞检测流式分析上样方式除了传统的5ml流式管上样外，现在的注射泵和蠕动泵进样方式还可以支持1.5ml EP管上样。而对于一些高通量筛选的时候，尤其是悬浮细胞，利用高通量上样器可以很好地解决这类实验数据采集问题。尤其是带有声波聚焦技术的出现，可以将待测细胞精确聚焦在样本流的中心位置，每个细胞样本都可以准确地聚焦在激光检测区，即使在高流速1ml/min进样速度也能保证信号的变异系数较小，数据质量更高。同时伴随注射泵式的上中下三点混匀模式和推入式进样可以最大限度避免细胞堵塞，从而实现提高样本通量的同时，保证读取样品速度及获取的数据质量和精度。平台配备这种高通量流式检测设备可以提升科研的效率，有效节约科研工作者的时间成本。二、流式细胞分选2.1 传统流式细胞分选常规流式细胞分选早期是基于空气激发原理，此类流式分选仪低压高频的分选特点保证样品分选速度快，对分选后细胞的活性保持得更好。但是它需要手动校准光路和液路，对仪器操作者的技术要求很高，对环境条件的要求也比较苛刻。随着技术发展，现在大型仪器平台都会配备基于石英杯激发原理的流式分选仪，因为是固定光路，只需对仪器进行基本的质控校准和液滴延迟校准，使得分选仪开机工作变得相对简便。加电式的分选模式基本对细胞的活性都会有损伤，所以在分选速度、纯度和活性三者之间如何进行条件优化也是对仪器操作者的一种考验。对激光器的配置要求可以根据实验需求来决定。以我们平台为例，因为有大量的分选实验涉及单倍体细胞的分选，需要使用核酸染料Hoechst 33342，以区别不同倍型细胞中处于不同减数分裂时期的细胞，因此需要功率可调的355nm激光器进行激发，保证此类核酸染料的激发效率。根据DNA浓度和DNA构型，使用450/50（Hoechst Blue）和670/30 （Hoechst Red）带通滤光片双指数显示获取数据。但是核酸染料的使用也往往造成管路、流动室等位置会有样品或染料残留，需要更多的维护时间和人力成本，同时不可避免地减少了可使用机时。因此从平台的用户群角度出发，可以将355nm激光器和405nm激光器分开配置到两台设备，这样可以兼顾保证核酸染料用户群和多色分选用户群的使用需求，也最大程度地避免了两类样品的交叉污染。2.2 芯片式流式细胞分选芯片式流式分选仪最大的特点在于“分选芯片-喷嘴一体化”代替传统的石英杯与喷嘴，因此避免了因流动室或喷嘴支架无法更换造成的样品残留和污染。更换了新的芯片后，可以真正将样本在流动室中的残留率降低到零，这种设计对细胞移植和生物危害性样本分选等对交叉污染零容忍的分选应用更为友好。传统流式细胞分选仪在实验前须对仪器进行一系列复杂的调试步骤，包括光路校准，液流断点优化、侧液流校准和液滴延迟计算等，对仪器操作人员的依赖性更大，普通用户短时间内难以掌握。微流体芯片分选仪已经实现了上述所有调试和校准步骤自动化，并能在分选过程中对液滴状态进行实时监控和自动调节，简化了仪器操作过程，保证了每日仪器状态的稳定性，而且还能匹配不同规格的微流体芯片（70um，100um，130um）可以适用于更多的细胞类型。校准模式中还设计了大液滴模式，液流会更加稳定，更加适用于大细胞和多孔板（96或者384孔板）的分选。鉴于这种芯片式流式分选的特性，平台中一些抗体的单克隆筛选，384孔板测序建库，原代神经细胞等实验会借助这种分选平台进行。2.3 磁珠分选免疫磁珠分选主要基于细胞表面抗原能与连接有磁珠的特异性单抗相结合，在外加磁场中，通过抗体与磁珠相连的细胞被吸附而滞留在磁场中，而没有这种表面抗原的细胞由于不能与连接着磁珠的特异性单抗结合而没有磁性，先被洗脱下来，撤离了磁场后，带有抗体的细胞再被洗脱下来。因此，可以快速地分选得到阴选和阳选的细胞。作为一种功能较为独立的分选设备，磁珠分选主要应用于简单抗体标记的细胞分选和稀有细胞样品前期的富集，提高目的细胞的比例，可以帮助缩短在后期的流式细胞分选的时间提高获取细胞的纯度。分选后细胞纯度高、活性大，通过阳选，还能有效去除细胞碎片。但是对于一些需要内源蛋白标记的细胞还不能通过这种技术实现快速的分选。三、流式平台管理心得和未来可提升空间第一、 在流式使用方面，日常的维护是必不可少的，特别是使用频率特别高或者使用核酸染料样品较多的设备，可以将仪器维护频率提高到一周一次大清洗，同时在每一个用户实验结束后配合使用高浓度clean液-Rinse液-去离子水的冲洗流程，最大程度地保证管路和流式室的清洁，保证仪器正常的使用状态。第二、 对流式技术人员的要求日渐提升，除了会日常的开关机、维护、指导学生上机实验外，需要技术人员对不同样品的特性有更多的认知，判断其数据采集或分选过程中结果不如预期的潜在关键所在，此外还需要具备简单故障排除和硬件故障断定的能力，以缩短流式维修时间成本。第三、 平台设备需要密切结合用户群的实验特性、使用频次、科研目的等关键指标进行合理的配置，同时也要关注平台的技术空白和短板，予以填补和提升。第四、 随着对外泌体、病毒、细菌、亚细胞结构如线粒体等天然纳米颗粒检测需求的提升，可识别直径小于100nm颗粒的纳米级流式细胞术因其在外泌体研究、囊泡运输、纳米药物开发等方面的应用，可以作为纳米尺度小颗粒检测的金标准。第五、 随着光谱分析技术的提升，解决了光谱数据实时解析的问题后，整合了空气激发、低压高频、全自动校准、生物安全等功能的全光谱流式细胞分选仪势必在高参数高速流式分选中发挥更重要的作用。最后，国产流式技术团队在整机开发、配套试剂、技术能力、科研应用、售后服务等方面的不断提升，例如国产光谱流式、国产质谱流式在科研平台的落地化比例逐年上升。作者简介：俞珺璟 细胞分析技术平台副主任/高级工程师俞珺璟，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学和细胞生物学研究所）细胞分析技术平台副主任，博士，高级工程师。2004-2009中国科学院生物物理研究所获博士学位；2007-2009年美国密苏里州Stowers Institute for Medical Research访问学者；2010-2018在中国科学院生物物理所感染与免疫重点实验室从事细胞生物学及天然免疫学相关研究；2018年9月加入中科院生物化学和细胞生物学研究所细胞分析平台，副主任，主要负责流式平台仪器运维、大型仪器理论及实操培训，承担院级功能开发研制项目等，曾作为特邀主编，编撰《流式细胞术实验手册》，已在线发表于Bio-Protocol。2021年被评选为＂中国科学院关键技术人才＂。相关阅读：细胞生物学研究的利器——仪器平台负责人经验谈点击进入话题页面

超声波细胞粉碎机是一种利用强超声在液体中产生空化效应，对物质进行超声处理的多功能、多用途的仪器，能用于动植物组织、细胞、细菌、芽胞菌种的破碎，同时可用来乳化、分离、分散、匀化、提取、脱气、清洗及加速化学反应等等。该机广泛应用于生物化学、微生物学、药物化学、表面化学、物理学、动物学、农学、医学、制药等领域教学、科研、生产。　　上海比朗BILON-650Y超声波细胞粉碎机是上海比朗公司和中科院上海研究院共同打造研发。产品详细信息、实物图片、相关测试结果请电话或邮件索取!　　超声波细胞粉碎机主要特征:　　1、大屏幕液晶显示。　　2、微电脑控制，可储存50组工作数据。　　3、超声时间,超声功率均可设置。　　4、超声功率自动检测，防止超声功率随样品温度的变化而变化。　　5、集成温度控制防止样品过热。　　6、频率自动跟踪，故障自动报警。　　超声波细胞粉碎机技术参数：　　*工作频率： (KHz：22± 1　　*超声功率比：1%-99%(10-650W)　　*随机变幅杆：&Phi 6　　*破碎容量(ml)：0.2-600　　*可选配变幅杆： &Phi 2、&Phi 3、&Phi 10、&Phi 12　　*样品温度保护室温：-99℃　　超声波细胞粉碎机典型用户：上海交通大学、复旦大学、华东师范大学、大连理工大学、内蒙古大学、中科院上海有机化学研究所、中科院化学研究所、中科院地球环境研究所、陶氏化学、睿智化学、联合利华、飞利浦(中国)投资有限公司等。　　电话TEL：021-52965776　　传真FAX：021-52965990　　邮箱Email：info@bilon.cn　　商城Mall：www.bilon.cc　　地址Add：上海市闵行区北松公路588号7号楼5层

4月13日，《自然》杂志刊发干细胞领域重大突破——运用化学小分子实现细胞命运的重编程，即将人成体细胞转变为干细胞。　　该成果由北京大学生命科学学院、北大—清华生命联合中心邓宏魁研究团队完成，只需在人皮肤细胞的培养液中滴上几种化学小分子制剂，一个月后皮肤细胞就能转变为多潜能干细胞，具有重新发育成所有已知的人体细胞类型的能力。　　2012年诺贝尔生理和医学奖颁给了“体细胞重编程技术”，当时用于重编程的转录因子是一种基因物质，其重编程效率较低且有致癌风险，而且该技术缺少可控性，成为通往临床的阻碍。　　为了让干细胞诱导更安全、更有效率，北京大学干细胞研究中心主任邓宏魁团队十几年来持续开展小分子的寻找工作，通过化学小分子将已经分化的人体细胞逆向转变为干细胞。　　把不可能变成可能，成功诱导分四步　　多潜能干细胞，是可以从早期胚胎里面获得的一种干细胞，它具有无限发育的潜能。在生物技术用于干细胞诱导之前，从胎盘、脐带中获得干细胞是较为原始的方法，且获得的干细胞发育能力有限。　　人们希望随时获得干细胞，必须掌握适宜的制备技术，让已经分化的人类成体细胞“走回头路”回转为干细胞。　　“人类成体细胞的特性和稳态调控非常复杂，远超过其他试验用物种。”邓宏魁表示，它不太响应化学小分子外源的刺激。　　犹如面对一位武装到牙齿的将军，想让他放下武器、卸下盔甲，单纯的小孩子几乎是做不到的。　　因此，业内也普遍认为：人类成体细胞的表观遗传限制是极其严格的，通过化学重编程激发人类成体细胞获得多潜能性几乎无可能。　　把不可能变成可能，研究团队必须从原创思路出发。　　“我们受到低等动物再生过程的启发，发现蝾螈等低等动物在受到外界损伤后实现肢体再生，中间多了一步可塑的中间状态。”邓宏魁告诉科技日报记者，“这启发我们干细胞的形成可能不是一步到位，而是分步进行的。”　　研发团队转变思路，开始中间态的研究，创造出一种特定的“可塑性中间态”，作为细胞逆分化的“跳板”。　　沿着这一思路，研究团队进行了大量化学小分子的筛选和组合，最终发现高度分化的人成体细胞在特定的化学小分子组合的作用下，同样可以发生类似低等动物组织再生中的去细胞分化现象，获得具有一定可塑性的中间状态。　　“我们尝试了20多种不同的策略，也进行了上百万种化学小分子组合的筛选。”邓宏魁回忆，找到6个小分子的组合，完成将人的成体细胞重编成为可塑性强的中间态细胞这一半的转变，就花了整整6年的时间。　　论文中的示意图显示，从成纤维细胞经两步变化转变为“塑性中间态”细胞，随后干细胞开始次第萌发，最终成果实现人多潜能干细胞的化学小分子诱导。　　小分子诱导，更简单而且高可控　　“有了这项技术，可控、高效地制备人体干细胞就像吃一片阿司匹林一样。”美国萨尔克研究所教授胡安巴尔蒙蒂用贴切的比喻表明了小分子诱导的极大优势，“没有涉及基因的变化，而是用化学小分子实现，这将大大加快干细胞用于重大疾病的治疗，大大加快其进入临床应用的进程。”　　与传统的技术体系相比，化学小分子诱导干细胞更加安全和简单、易于标准化、易于调控，而这些都是原有诱导技术难以进入临床应用无法克服的限制。　　在安全性方面，之前在小鼠试验已经证明，化学诱导干细胞携带的遗传突变显著少于传统方法诱导的干细胞，而且产生的嵌合体小鼠在长达6个月的观察期内不产生肿瘤、全部健康存活。同时，制备干细胞分化出来的胰岛细胞移植入小鼠和非人灵长类动物模型体内，经过长期观察未发现肿瘤。　　此外，在个体化制备、细胞标准化制备方面，化学小分子诱导均有优势，且操作简单，时空调控性强，作用可逆，合成储存方便，易于标准化生产。　　据介绍，团队用化学诱导干细胞已进一步培养出人体胰岛细胞，并在非人灵长类动物上实验成功，未来可用于治疗糖尿病。图片来源于网络

6月2日，《自然-实验手册》（Nature Protocols）在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌研究组与西湖大学何灵娟研究组合作完成的研究成果（Genetic recording of in vivo cell proliferation by ProTracer）。该研究阐释了细胞增殖示踪技术——ProTracer的构建及应用，并以肝细胞增殖的示踪为例，论述了如何利用ProTracer技术示踪成体哺乳动物在器官稳态与修复再生过程中的细胞增殖。细胞增殖是多种组织器官发育、稳态维持及修复再生过程中细胞来源的基础。体内细胞增殖由于细胞类型以及所处的时期不同存在较大差异。此前，领域内较为常用的检测细胞增殖的方法主要分为细胞增殖标志物染色、核苷酸类似物掺入及同位素掺入。上述方法对于检测体内细胞增殖均有一定的局限性：细胞增殖标志物染色方法只能检测某个瞬间的细胞增殖状态，核苷酸类似物可以进行长时程的掺入却有一定的细胞毒性，同位素掺入的检测方法比较复杂且不便捷。此外，上述检测方法均无法做到细胞类型特异性的细胞增殖检测。当目的细胞的增殖速率较为缓慢时，利用上述检测方法易出现目的细胞的增殖信号被其他增殖速率较快的细胞增殖信号干扰或淹没的问题。为了解决上述问题，周斌研究组最近建立了能够示踪体内细胞增殖的遗传示踪技术——Proliferation Tracer（ProTracer）。该技术实现了在体内长时间不间断地示踪细胞增殖、细胞类型特异性的细胞增殖检测以及活体检测细胞增殖等多方面的突破。该工作剖析了使用ProTracer技术进行细胞增殖示踪的技术细节，包括小鼠品系的构建、鉴定、交配策略以及细胞增殖示踪的最终检测方法。为了实现体内无缝隙捕捉细胞增殖，研究构建了一个可被诱导变成Cre的CreER小鼠品系——Ki67-Cre-rox-ER-rox（Ki67-CrexER），其中rox是Dre同源重组酶的识别位点。当将Ki67-CrexER小鼠与特定的DreER小鼠结合后，DreER能够在Tamoxifen诱导后入核并识别Ki67-CrexER中的rox位点，同时发生Dre-rox同源重组反应将位于两个rox位点之间的ER序列切割掉，从而在DreER表达的细胞中将诱导性表达的Ki67-CrexER转变为持续性表达的Ki67-Cre，实现时空可控以及细胞特异性的细胞增殖的不间断捕捉。此外，结合荧光素酶报告基因，ProTracer技术也可以实现终身无创检测活体动物内特定细胞类型的增殖，无需处死动物。该工作以成体小鼠肝脏作为示例，探究了对成年小鼠组织中细胞增殖的示踪，包括小鼠交配策略、tamoxifen诱导策略、小鼠损伤模型与组织样本分析等。科研人员利用ProTracer技术探讨了肝脏在成体组织稳态及损伤再生中的肝细胞增殖，并量化了肝脏稳态以及损伤状态下的新生肝细胞数量，发现了肝细胞增殖的区域性富集现象，揭示了成体肝脏中新生肝细胞的主要来源。该工作的发表为领域内使用ProTracer技术研究特定细胞类型的体内增殖示踪提供了便利。研究工作得到中国科学院、国家自然科学基金、科学技术部、上海市科学技术委员会，以及分子细胞卓越中心动物平台和细胞平台等的支持。红色：GS+肝细胞；紫色：E-Cad+肝细胞；绿色：GFP+肝细胞

“10分钟便可识别子宫内膜癌。”3月28日，在中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室，娄筱叮教授用镊子拿着4平方厘米大小的芯片告诉记者，芯片上的检测探针，可以轻松地“抓取”蛋白质，检测时间从5天缩短至10分钟，检测精度也上升3个量级。娄筱叮教授向记者展示研发的检测芯片。通讯员孟梓娟 摄“目前，检测样机已经进入组装尾声。”娄筱叮教授边介绍边演示，手持移液枪，向芯片上加入20微升的样品，肿瘤相关的蛋白质信息就会显示出来，实现10分钟快速识别子宫内膜癌，而一般情况下诊断子宫内膜癌需要血液生化检查、肿瘤标志物检查、影像学检查、子宫内膜活检和细胞学检查等一系列的处理步骤，需要5天时间来确保准确性。在娄筱叮的检测样机中，探针和芯片是主要组成部分，也是检测样机的核心技术。她创新性地提出绕开传统检测的繁琐环节，将穿膜—识别—输出一体化检测技术作为科研目标，相较于传统检测步骤大为缩短。这个清明节，娄筱叮最想把“10分钟识别癌细胞”的科研突破告诉母亲。“2017年母亲因为癌症去世，就是没有早发现。”娄筱叮告诉记者，她的丈夫是武汉三甲医院的妇产科专家。丈夫给她传递了很多信息——很多年轻女性罹患妇科癌症，没有及时发现而丧失治疗时机，而且患癌年龄越来越早。尤其是子宫内膜癌，是妇科高发的恶性肿瘤，我国每年有20万新发病例。娄筱叮用移液枪操作加样。通讯员孟梓娟 摄一直耕耘在分析化学基础研究领域的娄筱叮，2018年开始专注于妇科癌症的早期发现的研究。她了解到：过去，临床上缺乏有效的子宫内膜癌早期筛查方法。常规的病理学筛查需要利用刮匙深入脏器进行有损取样，这不仅会令受检者经历难以忍受的痛苦，还有可能在采样过程“刮不到”“取不准”。经过5年努力，去年底娄筱叮研发了一种高灵敏高特异性探针，用探针“抓取”蛋白质，让蛋白质细胞“说话”——“看得到的数字，如同能够看清人的五官”，娄筱叮通过研发的检测芯片读懂细胞“语言”，检测精度比传统检测的灵敏度高了三个数量级。“快速检测可以让更多的患者得到及时的诊断与治疗。”娄筱叮表示，传统子宫内膜癌检测方法可能在设备和操作上成本较低，但在时间和劳动力上的成本较高。而现在她开发的新型生物传感检测技术，虽然初期投资可能较高，但更适合大规模检测，每次成本不过几十元。目前，芯片和探针都是娄筱叮团队自主研发，拥有自主知识产权，争取5年后检测样机能进入临床。

瑞典皇家理工学院的研究人员最近发表的研究表明，利用新的荧光显微镜技术，生成了世界上第一个完整的活细胞中分子的纳米级三维图像，显示了脑海马神经元中蛋白质的近分子尺度图像。这种技术被称为3-D pRESOLFT，可以在比电子显微镜更大的范围内观察蛋白质，可以在不杀死细胞和破坏切片的情况下实现它。在以往的荧光显微镜中，可见光照射到用荧光染料染色的细胞和组织，但该方法仅限于制作二维图像，通常分辨率较低。3-D pRESOLFT通过使用包含可切换的荧光染料的干涉图案的组合，可以像光开关那样一边切换接通和断开一边记录大量的平行图像。 整个样品暴露在少光下，防止样品褪色。研究人员发现，观察精度缩小到50纳米，比人类头发小20000倍，用这种正确的方法在三维空间观察活细胞的能力可以研究蛋白质是如何重要但鲜为人知的生理过程。

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

DispenCell专为快速、简单、温和地分离单细胞而开发，可应用于细胞株开发、CRISPR编辑的细胞筛选、稀有细胞分离、单克隆抗体筛选和单细胞基因组学等多种单细胞分离场景。基于阻抗技术的分离方式可以更加温和的处理细胞样品，小于0.1psi的分离压力让自动分离也能拥有高细胞活率。DispenSoft软件可提供即时可追溯的克隆性证明图谱，搭配CloneSelect Imager FL高通量单克隆验证系统，在第0天即可准确检测到单细胞并验证单克隆性。DispenCell主机紧凑小巧，可放置在生物安全柜等无菌环境中，软件操作界面简单直观，易于学习和使用。1. 温和高效DispenCell可实现对细胞样品更加轻柔的处理，小于0.1psi的分离压力与手动移液相当，但效率更高(~5min/96孔板)。分离过程无激光照射，保证细胞的完整性，因此，细胞活性和生长得以保持。2. 克隆性证明DispenSoft单细胞分析软件可提供即时和可追溯的克隆性证明图谱，允许用户在细胞分配后立即检查克隆性。3. 基于阻抗的分离吸头DispenCell 配有一个检测细胞通过的感应吸头，随着每个细胞的通过将触发一个独特的信号并被软件记录。无菌一次性分离吸头可确保清洁的单细胞分离，且无交叉污染，经认证不含动物源产品和细胞毒性材料。4. 小巧、简单、易用DispenCell体积小巧，可放置在生物安全柜等无菌环境中工作。仪器和软件操作简单，易于设置，无需清洁和校准，样品制备简单，易于学习和快速上手使用。简化工作流程的组合解决方案单细胞分离和单克隆验证在很多应用中都至关重要！例如细胞株开发过程，不仅需要分离和处理大量的单细胞，还需要验证单克隆性并形成证据来用于最终申报。CloneSelect Imager FL 和 DispenCell 的组合，能够提供高效的过程以及可信的证据，在第 0 天即可自信地验证单克隆性。CloneSelect Imager FL 单克隆验证系统全新的 CloneSelect Imager FL，在标准白光成像基础上，增加了高对比度多通道荧光技术，可在第 0 天准确的检测到单细胞并验证单克隆性。通过比较汇合度分析来识别和验证基因编辑。• 数字化记录单细胞证据，以便提交给监管机构• 在多个时间点对细胞进行非侵入式成像，以监测克隆形成• 使用高分辨率白光成像进行筛选• 通过动态分析提供实时结果• 可进行自动化整合

细胞是生物体基本的结构和功能单位，是生物学研究的基础。传统的细胞观察是通过倒置相差（荧光）显微镜来观察细胞生长或给药前后的形态变化。但是，传统的活细胞观察方式，仅能观察到细胞瞬间的生理信息，无法反映其长时间、连续、全面、动态过程的全部信息。▲ 图源：网络，侵删随着科学的进步，人们对活细胞观察的需求和要求越来越高。如细胞三维培养观察（类器官培养观察），药物筛选等。且在药物筛选实验过程中，需要观察给药后，细胞的形态变化、生长、分化、迁移、凋亡、蛋白的表达分布和细胞器观察等。这需要显微镜长时间观察和聚焦不同焦平面的细胞，并且光毒性要小，因为用荧光观察细胞内的蛋白分布时，荧光会对细胞产生一定的损伤；对一些细胞聚集成团的厚样品来说，需要显微镜具有Z-Stcaking和三维重塑功能且分辨率要求高；同时药筛具有高通量需求，在多孔板内药筛实验中，活细胞观察需要显微镜快速在多样品孔之间进行切换、自动聚焦和荧光通道切换等，这些活细胞观察需求对显微镜功能模块要求极高。▲ 图源：网络，侵删请注意！Revolution正倒置一体电动化智能显微成像系统所设计的功能模块完美契合活细胞观察，近为之而生，搭载的实时DHR技术，使分辨率得到进一步突破，简单多功能的联用让您感受不一样的操作体验。HyperScan高速拼接大视野成像功能，即可以快速扫描整个样品孔又能解决高倍镜下视野小的问题。孔板导航成像功能（Multi-well Point）结合延时摄影成像功能（TimeLapse）、自动对焦与长时间锁焦，再搭配活细胞工作站和全自动载物台，可以实现孔板中活细胞长时间观察又可以一次性研究筛选多种不同浓度的药物对细胞的影响。Z-Stacking+DHR功能再结合自动LED荧光系统，可以更加清晰的观察细胞内不同蛋白的分布，进行三维重塑，同时降低荧光光毒性和光漂白。高速高灵敏相机捕捉微弱荧光信号，使图片结果更准确更清晰。Revolution正倒置一体电动化智能显微成像系统是一台专业的智能活细胞观察显微成像系统，对从事研究活细胞观察研究的您，必须拥有一台高颜值、高性能、易操作的研究级显微系统，Revolution您值得拥有！

Innovations in Pharmaceutical Technology (IPT) 最近对话安捷伦公司的王小波博士，其中谈到了推动流式细胞术发展的需求，以及该技术未来可能的发展方向。 IPT：在过去十年中，流式细胞仪的应用是如何发展的？流式细胞术是一种强大的技术，用于定量检测悬浮液中单个细胞和其他颗粒的物理和化学特征，速度可达每秒数千个细胞。细胞通常被不同靶蛋白的荧光标记抗体标记，从而能够同时对单个细胞的多种胞外或胞内蛋白质进行多重给检测与分析。由于细胞正在被应用于如免疫疗法、细胞和基因疗法等疾病治疗的研究，因此流式细胞术提供的数据就变得越来越重要。当然，它也可用于分子生物学、细菌学、病毒学、癌症研究和传染病的监测。在过去的十年里，使用流式细胞仪的人变得越来越多，而如今，许多生物学实验室都在使用流式细胞仪。重要的是，该技术的革新使其变得更易于使用且更具性价比。因此，流式细胞仪逐渐成为许多公司的最大收入来源。IPT：哪些应用领域目前正处于增长阶段？流式细胞仪传统上应用于免疫学—也即是我们通常所说的对免疫细胞如淋巴细胞的研究。例如，它已被用于免疫表型分析：根据细胞表面的抗原或标记物使用对应抗体来识别细胞的过程，以分类和了解不同类型的免疫细胞。如今，流式细胞仪的应用在涉及药物开发的细胞功能检测中也很常见，如细胞增殖、细胞活化、细胞信号、细胞凋亡和细胞毒性等。例如，流式细胞仪可用于检测共培养实验中免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤。目前，流式细胞术在生物研究所涵盖的广泛领域有着丰富的应用。IPT：流式细胞术的使用是否还存在障碍？随着实验室拥有比以往更多的分析仪器，情况正在改善。设计实验、准备样品和运行流式细胞仪检测需要时间，特别是当科学家想要运行不同类型的检测时。此外，实验室想开展多色实验设计也很常见，其中20或30个荧光标记是正常的。因此，需要大量的时间和资源来进行数据分析，以获得实验结果中的生物学见解。好消息是，随着流式细胞仪的自动化程度越来越高，分析能力越来越好，这将帮助时间有限的实验室进一步优化工作流程。IPT：流式细胞仪性能方面有哪些最新的突破？除了使用更多的多色搭配方案，还有正在开发的新试剂，对靶抗原有更高的特异性和亲和力，改善了信噪比，以提高分辨率和更好的进行细胞分群，这使得实验室能够开展更加复杂的实验。我们现在能够在单次流式实验中检测数百万个单个细胞中40、50，甚至100多个分析物--这就是我们所看到大数据和人工智能发挥作用的地方。还有光谱流式细胞仪的面世，它可以检测荧光基团发出的整个光谱。与传统流式细胞仪中对一种荧光基团的单一波长范围检测相比，该技术在灵敏度方面有了进一步提高。IPT：流式细胞仪的未来是什么？流式细胞仪不仅需要继续发展紧跟细胞分析的需求，而且还需要让我们世界上的优秀科学家更容易使用它。在我从事这个行业期间，我看到了这个领域的积极变化；许多实验室现在都拥有流式细胞仪，使生物学家--无论他们是在大学还是在生物制药公司--都能使用这些强大的仪器进行前沿研究。流式细胞仪所涉及的仪器、试剂和软件的开发人员需要共同努力，继续保持这一发展趋势，以便在生命科学研究、疗法开发和临床诊断的背景下，在分析和理解复杂的细胞环境和过程方面实现全球性突破。我们终将见证，流式细胞仪作为世界上所有生物学家都可以使用的工具，将在推动生命科学研究、疗法开发和生产，以及临床诊断和预后方面发挥更重要的作用，最终促进医疗健康的进步。安捷伦流式细胞仪和实时细胞分析PLXA业务部总经理王小波王小波博士是细胞传感器、细胞处理和细胞分析技术相关生命科学工具领域的全球知名的专家和领导者。自2018年通过艾森生物被收购加入安捷伦以来，王博士一直在领导创新实时细胞分析平台和下一代流式细胞仪系统的开发和商业化。通过专注于满足细胞基因治疗和免疫肿瘤市场的客户需求，王博士带领团队实现了技术和解决方案在这些新兴和快速增长的市场中的渗透和应用。在加入安捷伦之前，王博士是艾森生物的联合创始人和首席技术官，他带领艾森团队开发了用于无标记、实时细胞分析的电子传感器平台以及NovoCyte流式细胞仪技术并实现了商业化。在创建艾森之前，王博士曾在AVIVIA生物科学公司担任过三年左右的研发高级总监。在此之前，王博士就职于美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心。多年来，王博士发表了60多篇科学论文，在细胞处理、细胞分析和生物传感器技术等各个领域拥有50多项美国专利。

细胞迁移，指的是细胞在接收到迁移信号或感受到某些物质的浓度梯度后而产生的移动。移动过程中，细胞不断重复着向前方伸出突触/伪足，然后牵拉后方胞体的循环过程。细胞骨架和其结合蛋白，还有细胞间质是这个过程的物质基础，另外还有多种物质会对之进行精密调节。细胞的运动有很多种，有生理性运动，如发育过程中的细胞运动，生殖细胞、干细胞的成熟过程中的位置变化。也有病理性变化，如肿瘤的迁移和侵袭。从癌症的产生到转移，血管供给以及分裂增殖都一直是医学和生物学研究的热点。癌症细胞增殖失控，短时间内可以繁殖出大量后代，这样首先会造成生长空间的局促和养分，如氧气的紧张。这样恶性肿瘤内会形成一片坏死区，正如上面在组织损伤里面提到的，机体会尝试“修复”这些损伤。坏死组织会释放出一系列促血管生成因子，如血管内皮生长因子以及各种免疫细胞，如巨噬细胞。巨噬细胞也会释放大量促血管生成细胞因子和生长因子。因此肿瘤的研究伴随着复杂的细胞运动，如肿瘤细胞沿着循环系统的运动，血管内皮细胞和免疫细胞进入肿瘤实体的运动。划痕法是经典的细胞行为学检测方法。在平铺的细胞单层上划出一条痕迹，然后清洗更换培养液后，细胞会从原有位置向划痕处迁移。统计划痕宽度和面积的变化就可以监控细胞迁移的速度和细胞迁移的能力。以前在做划痕实验的时候受到诸多限制：首先微孔板的孔不能太小，孔越小，枪头越难伸进去；其次划出的痕迹边缘歪斜，无法形成一条直线；孔与孔之间的划痕宽度也不均一。这给划痕这个时间梯度的实验带来了很大的困扰。在多次的拍照过程中，由于划痕宽度的差异性对于划痕拍照位置的复位要求甚高。然而随着细胞迁移的发生，细胞的原位的形态和分布也发生的动态变化。所以复位划痕的拍照位置成为就成为了一个力气活：既然无法准确找到，那就全部拍下；既然每个位置宽度不一，那就全部统计。借助MuviCyte™ 长时间活细胞成像系统的划痕套装。轻轻一划，解决全部困扰。借助Scratcher整齐的96针，可以在96孔微孔板底面整齐的划出宽度均一的划痕。借助MuviCyte™ 长时间活细胞成像系统可以盯住一个视野不停的拍。然后生成无抖动的视频。借助专业的划痕分析软件，对划痕宽度、面积、愈合速度进行分析，可以获取的参数包括：划痕面积划痕的覆盖度划痕的宽度划痕的愈合速度相对划痕密度对于原始细胞区域、原始划痕区域、划痕分界线、迁移后细胞的区域进行精准的划分，保证分析结果的精确。轻松的完成整个实验，再也不用熬夜拍划痕了。MuviCyte™ 已于2020年1月1日全新上线，借助它的多荧光通道和多种物镜选择，可以完成多种复杂的复杂细胞模型的拍摄和观察，在肿瘤免疫、干细胞等多个领域都有重要的应用。扫描下方二维码或点击下载链接，即可下载珀金埃尔默MuviCyte™ 活细胞成像系统相关资料。下载链接: http://hyw3rjq7ezkfsnvu.mikecrm.com/naj9QZD

激光拥有许多普通光不同的特征，使激光在许多领域被作为工具使用。但一般激光都需要复杂的技术和设备制造，让细胞发射出激光的想法似乎比较疯狂。科学家有时候看起来就是这么疯狂，最近有科学家真的制造出能发射激光的活细胞。这一新技术成为《自然》网站的最近头条新闻。科学家将含有荧光染料的油滴注射到单细胞内，用短脉冲光线激发细胞内染料产生激光。　　这一新技术发表在7月27日《自然光子》杂志上，该技术不仅能开发为医学诊断的方法，也具有形成治疗疾病新技术的可能。　　这一技术的设计者是Seok Hyun Yun和Matja? Humar，哈佛大学医学院的这两位光物理学家，利用油滴反射和放大光线使单细胞产生激光。Yun在2011年曾经报道过一种能产生激光的细胞，先利用基因工程技术让细胞表达荧光蛋白，然后将表达荧光蛋白的细胞放置于一对镜子中间，或者是细胞借助镜子的反射制造激光。最新这一技术更进一步，是让细胞自己独立产生激光。　　在未来，这种“生物激光器”将能被进一步开发，植入活的动物体内，这能将大大提高显微镜扫描的精确度。将这种激光细胞植入身体内，可以制造出体内激光光源，帮助科学家观察组织结构和诊断疾病。　　生物技术常用的荧光探针包括荧光染料和荧光蛋白，这些荧光的特点是发射比较宽的波长。这一特点导致荧光探针无法同时使用许多类型。例如我们可以选择绿色、红色和蓝色的荧光，其实同样是红色，其波长有非常多的类型。因为每个探针都是多种波长组成的混合光线，因此我们只能选择很少几类荧光作为工具。例如我们比较常用的荧光免疫组织化学，你一次用三种颜色标记三种不同蛋白就非常不错了。　　激光能解决这个尴尬的问题，因为激光的特点就是非常窄的波长，这样理论上，我们可以同时追踪非常大量不同的目标分子。而且也能大大提高检测的灵敏度。波士顿布里格姆妇女医院生物工程学家Jeffrey Karp对该技术大加赞赏，认为是解决了用一种技术同时示踪数千种目标分子的伟大发明。　　最新报道的这一技术核心是将含有荧光的聚苯乙烯滴注射到细胞内，可通过改变聚苯乙烯滴直径获得不同发射波长的激光。理论上组合不同的聚苯乙烯滴和不同波长的染料，能用不同波长光线标记人体所有的细胞。

大咖面对面丨细胞代谢组学新法 助力新污染物筛查和风险评估去年5月，国务院办公厅印发了《新污染物治理行动方案》，标志着我国新污染物治理步入“快车道”。新污染物通常具有生物毒性、环境持久性和生物累积性等特点，它们在环境中主要以痕量/超痕量形式存在。因此，如何选择高灵敏度和高选择性的检测技术，识别新污染物的毒性效应，评估潜在环境风险，从而更好地服务政府决策和企业生产成为一个重要课题。近日我们采访了华东理工大学资源与环境工程学院镇华君副教授，他分享了团队开展的新污染物环境风险筛查和评估的研究工作，并评述了科学仪器在其中发挥的作用。华东理工大学资源与环境工程学院 镇华君副教授新污染物监测的挑战从留学美国到加入华东理工大学资源与环境工程学院，镇华君持续致力于新污染物的生态效应和健康风险研究。他表示：美国的国家环境保护署是其主要化学品管理机构，负责审查在美国境内流通的化学品对健康、安全和环境的影响，并预防未知风险。我国是化学品生产和使用大国，工业生产活动是新污染物的一个重要来源。新污染物在环境中大多以痕量/超痕量水平存在，对于分析仪器的性能要求较高，通常需要高灵敏、高选择性的色谱-质谱联用仪甚至高分辨质谱仪。目前，大部分的新污染物仍缺乏常规监测，甚至缺少相应的监测方法标准；人们对工业生产过程产生新污染物的来源、排放途径以及在环境介质中的传播规律及毒性效应的研究都尚不充分，这为我国新污染物治理带来了诸多挑战。细胞代谢组学技术助力新污染物筛查和风险评估近期，镇华君在Environmental Science & Technology上发表论文，将基于细胞代谢组学的实验方法应用于环境水质安全评估。目前，大多数环境污染物的毒性数据仍有限，仅靠化学监测方法无法有效评估污染物复合暴露产生的环境风险；而传统环境监测采用的生物监测方法，主要关注致死率等传统毒理学指标或其他单一的生物学评价终点，缺乏面向环境复合污染水体的综合毒性评估技术。为此，课题组发展了联合细胞体外暴露实验和脂质组学分析的研究方法，来评估污染物复合暴露对斑马鱼肝细胞的影响,并应用于全美地表水的环境风险筛查和评估。联合斑马鱼肝细胞体外暴露实验和脂质组学技术评估地表水水质安全 Environmental Science & Technology 55 (2021)（点击查看大图）镇华君谈到该研究遇到的三个关键问题：“首先，如何采集到更丰富、更稳定的小分子代谢物的质谱信号？课题组通过优化样品的前处理过程、仪器条件和参数，解决了该问题。“其次，如何处理采集到的大量质谱数据？课题组开发了基于R语言的高分辨质谱代谢组数据处理程序包。通过该程序包，可有效去除背景以及仪器波动所产生的信号干扰，从而保留有效的质谱信号信息。“第三，如何从发生变化的小分子代谢物的质谱信号中，挖掘隐藏其后的生物学信息，进而揭示环境污染暴露特征。在分析脂质组学的相关数据时，课题组通过充分的文献调研和数据挖掘鉴定出一些和特定亚细胞器相关的脂类生物标志物。通过测定细胞中上述生物标志物的丰度变化，揭示了污染物复合暴露对细胞线粒体、溶酶体、内质网、过氧化物酶体等亚细胞器产生的不良影响。结缘赛默飞 助推新污染物筛查与风险评估研究谈到和赛默飞分析仪器的结缘，得从在美国环保署国家暴露研究实验室开展博士后研究工作时说起。那时候，镇华君所在实验室有两台赛默飞质谱，一台是早期型号的Orbitrap静电场轨道阱高分辨质谱仪，另外一台是TSQ三重四极杆气质联用仪。镇华君说道“当时，我的工作是使用这两台仪器分析样品，并负责仪器的日常维护。我对赛默飞产品最深刻的认识就是功能先进，尤其是Orbitrap质谱仪的分辨率在当时的行业处于领先地位。”赛默飞仪器给镇华君的另一个印象是稳定，俗话说就是“皮实耐用”。“有一个细节，当时我们实验室源源不断地接收到从美国各地运送来的一些环境样品以及生物样本。为了按时完成这些样品的分析，很多时候仪器需要长时间高负荷运行。”镇华君说道“在大多数情况下，两台赛默飞质谱仪都能较好地完成任务；在偶尔的一些时间段，当仪器需要检修或维护保养的时候，赛默飞工程师都能够第一时间赶到，对仪器进行功能检测和故障排查，确保能尽快恢复正常运行。”有了这两台仪器的关键助力，镇华君博士后期间的研究工作得以顺利开展。赛默飞Orbitrap Exploris 240 质谱仪回国之后，在学校和学院的支持下，镇华君所在的国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室、上海市环境保护化学污染物环境标准与风险管理重点实验室添置了赛默飞Orbitrap Exploris 240 质谱仪，继续围绕新污染物的环境过程、效应及风险开展研究。“我衷心期待与赛默飞加强合作，深入开展新污染物的筛查和风险评估研究，并共建更多新方法、新应用。”参考文献：1、Untargeted Lipidomics for Determining Cellular and Subcellular Responses in Zebrafish (Danio rerio) Liver Cells Following Exposure to Complex Mixtures in U.S. Streams. Environmental Science & Technology, Volume 55, Issue 12, 15 June 2021, Pages 7757-8458. 2、Multi-omic responses of fish exposed to complex chemical mixtures in the Shenandoah River watershed. Science of The Total Environment, Volume 902, 1 December 2023, 165975如需合作转载本文，请文末留言。

德国ibidi的ibiPore可以实时观察流动、剪切情况下的细胞侵袭、迁移、细胞相互作用等实验。对实验结果进行观察统计时，不需要将膜取下，也不需要将另一边的细胞擦掉（经常将膜擦破，导致实验失败），可直接将μ-Slide放于显微镜下观察统计。细胞可以通过两种方式，选择贴壁于氮化硅膜的上下两侧。可以把细胞种植在膜下边，避免自由落体的说法，大大提高了实验的准确性。21世纪注定是一个生命科学的世纪，科研工作者们如果想在这个世纪去决胜，能做到一点，不仅要好的idea，领先的技术，更需要得心应手的好工具。所谓工欲善其事必先利其器，今天为大家介绍德国ibidi的μ-Slide ibipore SiN (图1), 一款具有多孔氮化硅膜的μ-Slide载玻片，可用于实时观察流动、剪切力条件下的细胞侵袭、迁移以及细胞相互作用的可视化的“ transwell ”，更多应用请参阅文中（Intended Use的相关内容）。图1. ibipore及ibipore SiN氮化硅膜培养细胞的染色结果。图片背景为在ibipore氮化硅膜上培养细胞的荧光染色结果，规则排布的白色圆点为氮化硅膜的孔隙ibipore有上下两个独立的通道（见图2），两个通道 overlap 的区域由一个孔径大小均一的氮化硅膜隔离开（见图3）。两个通道可以分别培养细胞，通过两种方式，细胞可以贴壁于氮化硅膜的上下两侧。在细胞侵袭实验中，普通的transwell只能将细胞培养在上侧，这样所得到的实验结果并不能明确的说明是由于重力作用还是侵袭能力本身造成的。而ibipore考虑到这一因素，建议实验者在氮化硅膜的下侧进行细胞培养，检测细胞向上侧通道进行迁移的能力，进而巧妙的排除了重力作用对侵袭实验的影响。配合ibidi流体剪切力系统以及加热孵育系统，可以在流动、剪切力条件下实时的观察细胞的侵袭以及迁移等实验。德国ibidi公司为满足不同实验的需求设计了不同孔径的氮化硅膜（见图4）。ibipore与传统的transwell实验最大区别有三点：①. ibipore可以在上下两个通道中培养细胞，这样可以观察细胞向上的侵袭情况，排除以往实验中重力作用的影响；②. ibipore中间的氮化硅膜具有良好的光学特性，可以实时成像观察侵袭情况，也可以进行免疫荧光染色实验；③. ibipore可以配合ibidi流体剪切力系统，观察淋巴细胞等在流动状态下的侵袭情况。ibipore产品介绍ibipore产品特点：* 透过薄而多孔的薄膜获得卓越的光学性能* 有着广泛的应用，细胞可完全粘附到顶部-基底* 对于不同细胞类型有多种孔径大小可以选择应用：1.流动状态下跨内皮细胞迁移2.2D或3D凝胶内细胞层的共培养和传输分析3.顶部-基底细胞极性分析4.顶部-基底梯度的细胞屏障模型分析5.细胞迁移分析（例如，用于研究肿瘤侵袭或转移）在μ-Slide ibiPore IV型胶原涂层3μm孔径中人类内皮细胞的免疫荧光染色，相位对比度、DAPI（蓝色）、VE钙粘蛋白（绿色）和F肌动蛋白（红色）的叠加图像。技术特点：1.SiMPore的微孔氮化硅膜2.中间具有多孔光学膜的跨通道结构3.优异的光学性能，堪比盖玻片4.孔径大小0.5μm，3μm，5μm，8μm供选择5.中间膜0.4µ m（400 nm）6.使用工作距离0.5mm的物镜7.与ibidi泵系统（流体剪切力系统）完全兼容8.下部通道中明确的剪切力和剪切速率范围µ -Slide ibiPore SiN工作原理µ -Slide ibiPore SiN由插入两个通道之间的水平多孔膜组成。上部通道是膜上方的静态储液池。下部通道是灌注通道，用于对附着在膜上的细胞施加限定的剪切应力。上部通道和下部通道仅通过隔膜彼此连通。图2. ibipore组成示意图多孔膜由氮化硅（SiN）制成，这种材料具有非常高的化学和机械稳健性。400nm厚的氮化硅膜非常适合成像和显微镜观察，没有任何自发荧光或透明度问题（如玻璃）。SiN材料可以直接用于贴壁细胞培养，也可以选择用ECM蛋白包被。应用建议：孔径 & 孔密度什么是孔密度孔密度是指膜的空隙体积分数。是孔隙的体积除以膜的总体积。下面的图形为采用相同的放大倍数。图3. 不同孔径的氮化硅膜不同应用的建议孔径：不同的细胞大小和直径不同，根据具体实验请选择不同孔径图 4. 为不同应用推荐的不同孔径的氮化硅膜Intended Use经证实的应用这些应用已由ibidi研发团队或者我们的用户进行过试验。Endothelial Barrier Assays内皮屏障分析在膜一侧培养单层细胞。细胞可以在静止或者流动剪切力条件下培养。Co-Culture and Cell Barrier Assay共培养和细胞屏障分析在膜的两侧分别培养单层细胞。通过这种方法可以进行信号传递、共培养以及迁移实验（例如，分析药物通过上皮或内皮屏障的传递）。Apical-Basal Cell Polarity Assays顶端-?基底端细胞极性分析3D凝胶基质中的化学因子可以导向在膜另一侧培养的单层细胞的极性发生。Potential Use潜在应用以下示例将讲述该产品进一步的潜在应用。ibidi仍需在内部测试这些应用，因此我们无法提供特定的实验方案。但是，从技术角度来看，这些应用应该是可行的。Trans-Membrane Migration in 2D/2D跨膜迁移在膜的一侧培养单层细胞。可以观察悬浮的白细胞在流动状态下的滚动、粘附以及侵袭情况。Cell Transport in a 3D Gel Matrix细胞在3D凝胶基质中的传递3D凝胶基质中的细胞迁移：在流动状态下，观察白细胞的滚动、粘附以及向3D凝胶基质中肿瘤细胞方向的迁移情况。Application Examples 应用实例MDCK和NIH-3T3细胞的相差显微镜观察Madin-Darby犬肾（MDCK，左）和NIH-3T3（右）细胞在μ-Slide ibiPore SiN，孔径0.5μm的玻片中，无蛋白质包被。接种后，将细胞在静态条件下在培养箱中保持20小时。相差显微镜，4倍物镜。请注意，这张图像中的中心多孔区域看起来更暗，因为0.5μm的孔隙无法用低分辨率物镜分辨。流动条件下HUVECS的相差显微观察人脐静脉上皮细胞（HUVEC）在μ-Slide ibiPore SiN中，孔径3μm的玻片中，有纤连蛋白包被。将细胞接种并在具有ibidi泵系统/流体剪切力系统的流动条件（10达因/cm2）下在培养箱中保持12小时。固定后的相位对比显微镜，10倍物镜。流动下HUVECs F肌动蛋白细胞骨架的荧光显微镜观察人脐静脉上皮细胞（HUVEC）在μ-Slide ibiPore SiN，孔径5μm玻片中的免疫荧光染色，有纤连蛋白包被。将细胞接种并在具有ibidi泵系统/流体剪切力系统的流动条件（10达因/cm2）下在培养箱中保持12小时。绿色：肌动蛋白（鬼笔肽），蓝色：细胞核（DAPI）。荧光显微镜，20倍物镜。选择指南：ibidi跨膜分析实验解决方案参考文献：Salvermoser, Melanie, et al. "Myosin 1f is specifically required for neutrophil migration in 3D environments during acute inflammation." Blood, The Journal of the American Society of Hematology 131.17 (2018): 1887-1898. 10.1182/blood-2017-10-811851Rohwedder, Ina, et al. "Src family kinase-mediated vesicle trafficking is critical for neutrophil basement membrane penetration." Haematologica (2019). 10.3324/haematol.2019.225722Non-Recommended Applications不建议的应用因技术原因，本产品不适用于以下应用，应避免使用.本产品不适用于：1.上通道灌流2.两个通道的灌流3.跨膜流动4.筛选应用订购信息

科研成果漫画示意图 韩家淮/陈鑫团队供图　　“到细胞膜城下还有条河，怎么办？”MLKL分子们正着急，突然看到河上有拼成的木块。四个以上为一组，踩好四块以上木块组合成的木筏，就能有机会过河，来到细胞膜城下… … 不要以为这是游戏里设置的各种关卡通关，这是厦门大学科学家的一项重要科研成果的漫画示意图。　　近日，中国科学院院士、厦门大学教授韩家淮和厦门大学副教授陈鑫团队在《自然—细胞生物学》上发表了题为《RIP1-RIP3信号枢纽的马赛克组成及其在细胞死亡中的调节作用》的文章。他们借助单分子定位超分辨成像技术“随机光学重建显微镜（STORM）”，首次揭示了“坏死小体”在细胞中的组织结构特征及其对细胞死亡的决定作用，为相关人类疾病治疗干预提供了新思路。　　细胞是生命体基本功能单元，而决定细胞命运的关键一环是细胞的程序性死亡。在细胞程序性死亡中，有一种形式叫“坏死样凋亡”，起决定作用的一个重要信号处理枢纽就是“坏死小体”复合物。　　研究人员找到了一个精准的观察利器——STORM，并且用这一显微镜实现了对“坏死小体”在细胞中如何精准处理复杂信号进而决定细胞死亡命运的观察。他们发现死亡细胞中的“坏死小体”由初始点团样结构演化为规则的棒状结构的组装模式，并且在该规则棒状结构中呈现出明显的由RIP1/RIP3组成的马赛克状分布。当MIKL四个以上成团，找到四块以上RIP3木块，就能越过“坏死小体”河流，进而靶向细胞膜，导致细胞死亡。　　“该结果在细胞原位揭示了关键信号枢纽纳米尺度上的组织特性及其对信号传递/放大/转换的贡献，为发展特异性抑制程序性细胞死亡的干预手段提供了潜在的切入点，希望我们的发现能够对神经退行性疾病、病原菌感染性疾病的临床应对和治疗有所帮助。”韩家淮说。　　此外，该团队通过对STORM成像全流程进行细致优化，在生物样本上实现了优于常规共聚焦显微镜10倍以上的分辨率（13~18nm定位精度）。这些技术提升让许多原本看不见、看不清的研究对象变得清晰明朗，使原来靠推测得到的结论可眼见为实。　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41556-022-00854-7

近年来“问题奶粉”事件频繁爆发，乳制品尤其是婴幼儿配方奶粉的质量安全问题受到全社会的关注。2019年12月1日，被称为史上最严的《中华人民共和国食品安全法实施条例》（以下简称《条例》）修订版正式施行，加强了对婴幼儿食品等特殊食品的监管。目前乳制品的质量安全根据国家食品安全标准主要针对重金属，农兽药残留，真菌毒素，违禁添加物，致病性细菌等指标。珀金埃尔默的高内涵细胞成像技术是从细胞层面对乳制品的安全性风险进行监控。一、乳制品检测安全方案针对重金属检测，珀金埃尔默可以提供从单元素到多元素、元素形态的检测方案。针对化学污染物，农兽药残留真菌毒素，珀金埃尔默提供从提取净化到报告输出全流程的液质联用检测方案。牛奶掺假珀金埃尔默可以提供指纹图谱的技术体系应对牛奶掺假。二、细胞成像目前乳制品包括婴幼儿配方乳粉所检测的物质大部分基于行业经验或重大安全事件发生以后的总结而列入标准，基本都是在原子分子层面，而且检测覆盖的物质具有局限性，许多未知的风险物质无法检测，并不能完全反映乳制品样品真实安全性。珀金埃尔默的高内涵细胞成像分析技术从分子水平、细胞水平、模式生物水平提拱评价标准和解决方案，帮助更好更快的完成产品研发、建立乳制品尤其是婴幼儿配方乳粉的全产业链的安全性风险管控，也帮助为消费者提供更科学更安全的乳品。高内涵细胞成像分析技术是在保持细胞结构和功能完整性的前提下，对细胞和亚细胞、微组织、小型模式生物个体等层次进行多通道、多靶点的荧光成像，对其状态、变化、总体趋势进行分析，得到高内涵、高可靠性的统计结果，能够检测细胞形态、生长、分化、迁移、活性、凋亡、代谢及信号转导等各个环节，在单一实验中获取大量相关信息，在细胞毒性、遗传毒性、个体毒性、表型研究、蛋白相互作用、等许多方面都有很好的应用。这套解决方案将结合传统检测方案，从细胞和生物个体的角度更加真实全面的评估乳制品和婴幼儿配方乳粉的安全性，帮助企业向市场提供更安全、更绿色、更健康的乳制品。更多内容信息，欢迎参与“鲜乳、乳制品及婴幼儿乳粉质量与安全检测”主题网络研讨会。6月3号15:00-15:30高内涵成像与分析系统助力乳制品质量控制与安全监测李想(珀金埃尔默) 了解更多应用资料和产品信息，扫描下方二维码，下载高内涵成像分析系统助力乳制品质控与安全监测相关资料。