培养箱中的多板位活细胞监测分析系统--IncuCyte


培养箱中的多板位活细胞监测分析系统--IncuCyte

赛多利斯(上海)贸易有限公司

品牌:Sartorius

                           两板位型号:IncuCyte SX1

    


      六板位型号:IncuCyte S3/SX5


                              培养箱内运行示意图


    目前,大部分的细胞检测方法采用的仍然是终点法—比如流式检测、吸光度检测、荧光检测等等,仅仅给出某一时间的最终结果,而且需要标记细胞和破坏细胞。这种方法无法得到细胞在生长时的实时状态,也无法对细胞的生长过程做出动态的监测和分析。美国Essen公司(Sartorius子公司)开发了长时间实时动态活细胞成像分析仪——IncuCyte,用一种非损伤的方法,在细胞培养过程中记录细胞的实时生长状态图像、分析细胞功能数据变化

工作原理:

    IncuCyte属于全天候运行仪器,可以在细胞培养箱中实时记录细胞的变化分为成像系统 和控制系统 两部分成像系统放置于培养箱中,以保证细胞处于真正的生长条件。内部放置多种培养容器在其下方有显微照相设备,通过显微拍照,实现多组细胞进行连续的监测

控制器放置于培养箱外部,远程控制,进行图片观察、导出、读取数据、分析。还可以得到由系统软件自动生成的基于图像应用的各类图表,以显示细胞的变化及趋势。

IncuCyte的优势:

1在培养箱中高清相差或荧光成像直接记录细胞状态不用破坏细胞,实现实时监控,可改变传统显微镜、分析仪的“终点法”检测记录的细胞图像和数据丰富准确

2)实时成像监测过程中细胞无需离开培养箱,实验周期不受影响

3使用成本低,无需特殊耗材,可使用各种6-384培养板、培养瓶、培养皿等

4)可通过局域网远程监控,进行数据读取和分析,无需反复出入细胞房,避免了潜在的污染隐患及人工出入观测麻烦。

5服务器系统图像处理软件自动批量分析细胞生长指标,量化细胞增殖、毒性、凋亡、迁移侵袭、神经生长、血管形成、肿瘤球生长等参数

6)自动输出细胞生长曲线细胞生长录像及原始数据

7)满足高通量实验要求,可同时监测6(2)块标准规格的细胞培养板或多个培养皿/瓶


硬件配置成像系统


                                     可自由选择放置的观察容器IncuCyte S3


    高清相差、红/绿荧光成像及自动转换物镜。成像系统内部可根据研究人员不同需要放置不同培养容器托盘,支持超过200种的标准培养容器,包括384至6孔板、各类培养皿、培养瓶、载玻片等,无需特殊的培养容器,节约后期实验成本

硬件配置控制系统

1. 控制器拥有48G内存,12个全核处理器配备16TB的存储空间,实现了大规模图片、数据的存储与快速分析。

2. 数据库存储形式,使用户能更方便的查找和检索实验数据

3. 强大的分析软件,快速分析大规模图片,得到实验所需数据、曲线等,包括:细胞数目、细胞运动速率、克隆数量、神经生长、干细胞发育、血管形成等。实现从图片到实验数据的快速转化。

实验应用:

    多个方面的应用:包括 单克隆筛选判断、干细胞长期监测、细胞增殖分析、细胞质控、药物毒性筛选、细胞凋亡监测、细胞迁移与侵袭速率分析、血管生成、神经生长示踪、报告基因、3D肿瘤球观测

(一)监测细胞增殖

传统细胞增殖检测通过MTTCCK-8的显色反应,根据吸光度强弱判断细胞相对多少。缺点1:只能判断相对多少,无法准确定量;2:属于终点法,每次检测后细胞都无法再使用,如果想比较不同组别、不同时间点的细胞数量,就要做多个时间点的重复实验。3:数据波动大,重复性差。

IncuCyte可在培养过程中直接测定不同时间点细胞的融合度或细胞数量变化,只需一组样本就可提供细胞随时间变化增殖曲线

                     不同浓度放线菌酮(Cycloheximide,CHX)HT-1080细胞增殖的影响

(二)细胞培养质量控制

     IncuCyte通过实时监测细胞状态,帮助实验人员从图片上判断每次实验过程细胞状态是否良好、细胞接种密度是否均一、培养过程中是否有污染,减少不同批次实验间的误差,避免假阳性/假阴性实验结果


                  不同代数CHO细胞形态改变                   不同代数CHO细胞生长速度改变                                            

(三)药物毒性筛选

     传统做药物毒性筛选实验,也是通过MTTCCK-8的显色反应,根据吸光度强弱判断细胞相对多少。但药物的 抑制细胞生长作用 杀伤细胞作用 均会造成活细胞数量减少,吸光度降低,仅仅通过活细胞增殖指标无法区分这两种作用机制。

IncuCyte 成像仪配合常用的实时死细胞染料,通过培养基存在的非渗透性DNA染料实时标记死细胞,可实时分别计算活细胞与死细胞数量,从两个方面来判断药物毒性。


         HT-1080用NucLight-Red标记(红色),并在YOYO-1存在的条件下用喜树碱SSP)处理

             高清晰度相差图像和荧光图像用于确认细胞是否死亡(绿色)


                                  不同浓度SSP处理下活细胞增殖变化


                                   不同浓度SSP处理下死细胞数量变化

(四)细胞凋亡

IncuCyte成像仪结合实时凋亡细胞染料,当细胞发生凋亡后被培养基中的凋亡染料标记为绿色,利用此方式可以在细胞培养过程中成像监测、分析细胞凋亡的发生过程,统计不同时间凋亡细胞数量,改变传统单一时间点细胞凋亡检测。

         Live Cell Imaging for T cell Killing of Tumour Cells


SKOV3 NucLight Red™ cells (2K/well) seeded with T cell (20K/well) with activation by anti-CD3 and IL-2 in the presence of caspase 3/7 reagent. The images were captured every 5 mins using a 20x objective.



                       不同处理组的A549增殖曲线             不同处理组的A549凋亡曲线

         

(五)报告基因检测

传统方法采用荧光素酶报告基因模型,需裂解细胞检测荧光值终点法检测

IncuCyte通过实时观察报告基因表达,自动分析荧光细胞数目、荧光光强等指标,通过荧光信号反映信号通路激活程度

       


                                                 Control TNF-a 0 ng/mL         TNF-a 11.11 ng/mL刺激GFP表达


                    不同浓度TNF-a对携带NF-κB-GFP质粒的细胞表达GFP的影响。图像表示加入的rhTNF-α浓度越高,细胞的荧光饱和度越大,表示细胞内部的NF-κB的活性越强


(六)全孔成像

IncuCyte可在4X物镜下进行全孔成像拍摄(各类孔板、35MM培养皿)。 可以观察整孔内细胞分布情况并计算。

可用于单克隆筛选、干细胞发育等方面。


(七)单克隆筛选

普通方法挑选单克隆需要实验人员在显微镜下长时间观察、挑选细胞,且没有质量保障。而IncuCyte可以对孔板、培养皿进行全孔拍摄,在时间轴的向前回溯中判断最终形成的细胞团是否来源于一个细胞,长期追踪克隆的生长。



                                             长期追踪克隆生长,通过在时间轴的向前回溯中判断细胞团是否来源于一个细胞

(八)干细胞发育监测

IncuCyte全孔成像实现对干细胞的长期实时观测,避免实验人员反复进出实验室在显微镜下寻找干细胞的苦恼,并确保了干细胞稳定的生长环境,避免了污染。利用电子标记工具,实验人员可以长时间追踪某一位置的干细胞团,观察干细胞演化的全过程。


                                                          第7                     12                     21

             长时间观测干细胞发育


(九)体外肿瘤球测定

利用体外肿瘤细胞可聚集生长特性,IncuCyte 可自动计算3D肿瘤球体的生长和收缩,实时动态地定量球体参数(如尺寸和荧光度),实验方法简单易行,适合多种细胞类型。


                                                                   10倍镜下Nuclight Red 标记的A549         

                                           生长情况



                                                            不同浓度SSPA549肿瘤球生长的成球

                                         影响

(十)监测细胞迁移 / 细胞侵袭

伤口愈合实验通常用来测定细胞运动速率。传统做法通过实验人员用枪头划痕,不同时间点在显微镜下拍照观察。缺点1:划痕区域不定、宽度不定,容易损伤容器底部;2:在显微镜下观察无法保证每次观察区域一样,实验结果主观因素大。

IncuCyte的细胞迁移中有96孔的伤口划痕器,可以在96孔微孔板上生成96个均匀一致的伤口,实时记录伤口愈合(Wound Healing)的实时动态全过程。软件自动统计 相对伤口密度(专利算法)、伤口饱和度、伤口宽度等指标,用来反映细胞运动快慢。

   


                  96孔划痕器可定量划痕                      划痕后软件定量分析细胞伤口宽度变化


十一)监测血管新

IncuCyte能监测血管生成的全过程,并计算血管长度、面积、分支数目,也可测定药物对血管生成的作用

      血管新生,第1天和第14天对比,血管长度从0.6mm/mm2增长到11.6mm/mm2

   加入不同浓度血管内皮生长因子(VEGF血管生成速率曲线图



(十二)神经生长跟踪(Kinetic NeuroTrack)

IncuCyte可非标记、实时定量观察记录分析各类神经细胞的神经突的生长状况,自动计算单位面积内神经突长度、细胞数目、节点分支数目等指标。

96孔微孔板中的鼠E18皮层神经元的神经突生长,软件自动计算不同组间神经突长度,并生成曲线


    长时间动态细胞成像分析系统适用于实时干细胞发育检测、药物筛选评价、细胞运动分析、神经发育监测分析、血管新生监测分析等多个细胞研究领域, IncuCyte系统是目前应用最广泛的活细胞监测分析系统,国际用户已超过1600多个重点细胞研究实验室。国内科研用户包括:清华大学、北京大学、军事医学科学院、北京师范大学、北京中医药、上海中医药大学、复旦大学、上海交通大学、同济医学院、南方科技大学、中山大学150多家单位

药物研发企业包括:江苏正大天晴药业、礼来药业、诺华制药、葛兰素史克、雅培、药明康德、阿斯利康、上海睿智化学、辉源生物、中信国建等。


    长时间动态细胞成像及分析系统已成为国内外科研单位细胞学研究不可缺少的好帮手,在国际上发表了大量高影响力文章及研究成果, 2010年至今,用户发表的SCI文章数量超过3000篇,并以每年数百篇的速度持续增长。



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