实时成像和自动化实验控制：细胞分析的未来

        无论是在药企还是在科研院所，基于细胞的分析方法占据了许多实验室很大一部分工作量。与生化检测和动物体内实验相比，细胞检测虽然提供了巨大的优势，但也面临着一系列挑战。例如，细胞增殖和其他生物学特性的动态在不同的细胞类型中可能会有所不同并且是不可预测的。除非对细胞进行连续监测，否则会存在错过关键事件的风险。这意味着必须连续设置时间点重复实验，这使得细胞研究人员很难建立完全适合标准工作时间的实验方案。此外，在信号检测和图像采集过程中若缺乏对细胞友好的环境，细胞行为将会改变，从而影响实验有效性和可重复性。当分析工作流程中涉及手动处理步骤时，出错的风险会增加，例如出现丢失数据点或需要重复实验等。当然，理想的情况是既能提高细胞检测的质量，又能保持成本和效率。这似乎是一个矛盾，但基于新技术的新进展，为细胞研究带来了更高水平的自动化、可重复性和灵活性，达到了在降低成本的同时提高质量和生产力的结果。

为什么活细胞分析变得如此重要

基于细胞的检测是在受控、可扩展和可重复的环境中模拟细胞自然行为的有效方法。细胞测定的数据收集可以在单个定义的时间点（终点测定）或在整个实验过程中的多个时间点（动力学测定）进行。动力学细胞测定的优势是显而易见的。您可以在录制了整个过程的视频中将细胞进行比较，而不是仅在最后对结果进行拍照。这意味着您可以更透彻地了解细胞的复杂发育及其反应过程，不遗漏任何一个发生的关键事件。动力学细胞测定可以实时捕获动态事件和细微差异，也避免了传统细胞检测中固定或裂解细胞步骤引入假性结果的风险。

环境如何对活细胞分析提出挑战

用活细胞进行测定时的主要挑战之一是保持最佳生理条件，否则测定可能无法提供可靠或有意义的结果。在标准科研实验室中使用活细胞时的一个常见问题是需要使用许多不同的仪器进行培养、处理和分析。将板移入和移出不同的仪器会使细胞暴露在不断变化的环境条件下，这些会以不可预测和不可重现的方式影响活细胞的行为，比如细胞活力降低或发生更微妙的反应，也会增加污染的风险，而且耗时耗力。此外，将一种仪器收集的信息与来自另一种仪器的数据进行关联也是个难题。如果一台检测仪器（例如多种功能模式的酶标仪）集成环境控制功能，有助于保持最佳 O2、pH、温度和湿度水平，可以进行细胞培养也可以同时实时检测细胞。那将是一种细胞分析技术的改进。

Tecan的新型Spark Cyto革新了体外细胞分析技术，轻松实现活细胞分析，解决了活细胞分析的挑战。Spark Cyto是一台高端酶标仪，同时也是一个全自动实时活细胞成像系统。可以在检测过程中保持细胞的培养环境，开展实时活细胞成像及多种细胞分析功能，包括死活细胞计数、汇合度、转染效率测定、信号转导、细胞活性及增殖、细胞毒性及死亡研究等。

Spark Cyto优势一：扩展显微镜应用

将明场成像和细胞计数功能整合到标准酶标仪中是提高实验室效率的非常有用的选择，可以实现标准成像应用预定义的实验方案来确定细胞特征（比如：转染效率），便捷且可靠。它包含的无缝衔接的实验方法设置、自动化处理以及结果的综合评价，能帮助研究者轻而易举地发现每个样本的变化。

Spark Cyto优势二：基于图像的细胞分析

当使用成像酶标仪工作时，可以在“细胞水平”而不是“板孔水平”上捕获信息。这种强大的测定方法意味着您能够从板孔中的每个细胞获得荧光强度信号，从而产生与流式细胞仪获得的结果相似的结果。例如，您可以通过计算高表达GFP等荧光蛋白的细胞百分比与中等或者低程度表达的荧光蛋白的百分比来评估荧光报告基因的活性。每一次扫描可以从成百上千个细胞中捕获数据，这种测定方法可以显著提高通量。成像还可以检测酶标仪或流式细胞仪中可能遗漏的事件，并提供非常有洞察力的附加信息。例如，成像可以揭示板孔中细胞分布的信息，潜在的边缘效应或不均匀的铺板。此外，使用基于图像检测可以直接量化贴壁细胞，而不必像流式细胞术那样对它们进行苛刻的处理，例如胰蛋白酶化、离心和洗涤步骤。通常可以通过使用明场或荧光等成像模式来避免其他破坏性方法，例如有毒DNA 嵌入剂或其他用于细胞质量测定或增殖测定的试剂。此外，您可以实时监控所有细胞，并且存储图像以供将来参考和重新分析。

Spark Cyto优势三：更广泛、更灵活的视图

基于图像的细胞分析的一个重要特征是可获得高质量的图像。该系统能够捕获全孔图像，从孔内的所有细胞中能够获得高质量的信息。由于 96 孔板是科研实验室中最常用的微孔板，理想的方法是在一张照片中对 96 孔板进行成像。如果需要合成图像，系统必须包含用于图像采集的精确x-y定位。此外，大多数成像系统会用于许多不同类型的细胞和方法。因此，系统必须能够识别不同大小、密度和对比度的细胞。为此，系统需要有针对每种细胞类型和应用进行优化的智能检测算法，为您所有的实验提供一致且可靠的结果。

Spark Cyto关键应用

科学家可以将Spark Cyto用于许多常见的细胞学测定，包括：

• 汇合度评估

细胞分布（或覆盖板表面的细胞百分比），可以使用明场检测设置自动测量，并且以黄色显示，以便操作者可以轻松获得可视化的结果。

• 细胞核计数

细胞核计数是用于检测细胞数量的关键测量指标，而Spark Cyto具有专门针对用蓝色荧光染料（如Hoechst33342或DAPI）标记的细胞核计数功能。

• 转染效率

转染效率决定了有多少细胞摄取并表达了目的基因（通常通过荧光蛋白表达来说明），或者用来查看肿瘤生物标志物是否被过度表达。

• 细胞活力

预设的细胞活力应用程序可以使用多种不同的荧光染料快速区分活细胞和死细胞。

• 细胞坏死及凋亡

在许多实验中，测量某些类型的细胞死亡（例如细胞坏死和细胞凋亡）是至关重要的。Spark Cyto可以分别使用碘化丙啶（PI）和膜联蛋白（V-FITC）检测细胞坏死和凋亡。某些癌症治疗旨在诱导细胞凋亡，某些血管损伤导致细胞坏死，因此精确区分两者是至关重要的。在Spark Cyto的帮助下，只需单击一下应用程序，即应用这些功能。

SparkControl软件

SparkControl软件最吸引人的功能是自动化长期动力学分析的能力，为研究人员提供了一个无需手工干预的复杂实验解决方案。例如，如果实验需要在特定时间点添加某种试剂，SparkControl允许这类行为的自动触发。试剂分配器(Spark injector)具有加热和搅拌功能，可最大限度地减少添加试剂后系统的干扰。为了快速轻松地检测群体中细胞荧光表达的变化，3D扫描功能允许同时进行激发和扫描。使用Spark Cyto的扩展动态范围，实验人员可以确保即使是非常低的荧光表达信号也能被检测到。此外，研究人员可以灵活地使用SparkControl软件单独成像，或同时使用成像和检测分析功能。

实时成像和自动化实验控制：细胞分析的未来

所有实验室在时间和资源方面都有限，但是现在的实验室可以使用以前没有的技术和设备。通过将多种细胞分析功能结合到一个平台中，实验室可以提高数据质量和实验室的整体生产力，避免不必要的错误和重复实验。基于实时图像的细胞分析方法和实验控制的新进展，结合完全集成的自动化和多功能在一台设备，为了解细胞以及最终了解生命带来了巨大的好处。

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