高通量細(xì)胞形變力學(xué)特性測試分析系統(tǒng)

來自德國的高通量單細(xì)胞形變測量分析系統(tǒng)

該系統(tǒng)是一套基于微流控流體壓力梯度的,、在倒置顯微鏡的擴(kuò)展起來的、集成流式細(xì)胞儀特性,、熒光檢測模塊,、溫控模 塊、高速成像和數(shù)據(jù)采集分析軟件的高通量單細(xì)胞實(shí)時(shí)形變測量和單細(xì)胞力學(xué)性質(zhì)分析系統(tǒng),。
     是一種以流式細(xì)胞儀的速度檢測單個(gè)細(xì)胞形態(tài)和力學(xué)性質(zhì)的技術(shù),！
細(xì)胞被泵送通過微流控芯片。 每個(gè)細(xì)胞都被實(shí)時(shí)拍攝,、分析和成像存儲(chǔ),。 此外，非破壞性的力量應(yīng)用于細(xì)胞,，提供一種方便,，穩(wěn)健和高通量的技術(shù)進(jìn)行生物標(biāo)志物的檢測，可用于基礎(chǔ)科學(xué)和臨床研究,。

探索細(xì)胞的物理特性作為生物標(biāo)志物,可以將非破壞性的力量應(yīng)用于細(xì)胞或珠子,，并觀察它們的變形。 這允許研究對物理壓力的特定機(jī)械響應(yīng),。

優(yōu)勢亮點(diǎn)：

• 機(jī)械力學(xué)作為一種新的生物標(biāo)志物--溫和無損傷
• 無標(biāo)記
• 非破壞性的力量
• 高速測量單個(gè)細(xì)胞的形變,、亮度、楊氏模量等
• 細(xì)胞機(jī)械特性測量高通量（1000細(xì)胞/秒）
• 配有高速成像,、熒光檢測,、溫控模塊
• 不需要細(xì)胞分離/純化
• 文獻(xiàn)量大、級(jí)別高文章達(dá)數(shù)十篇

成像

每個(gè)細(xì)胞被同時(shí)拍照,、分析和儲(chǔ)存,。 這允許通過它們的光學(xué)特性來找到小亞群或區(qū)分細(xì)胞。 另外可以研究像表面拓?fù)浠蚣?xì)胞對光的衰減的形態(tài)特性,。

• 每個(gè)獲取圖像的存儲(chǔ)
• 快速訪問細(xì)胞大小和形態(tài)

流式細(xì)胞技術(shù)

細(xì)胞通過微流通道時(shí),提取細(xì)胞變形,、亮度和大小等參數(shù)，同時(shí),。 這允許實(shí)時(shí)地研究細(xì)胞屬性,。

• 可溫控和熒光檢測

  實(shí)時(shí)變形細(xì)胞計(jì)數(shù)和同時(shí)熒光檢測：
  熒光模塊使得該系統(tǒng)不再只是附加了一個(gè)額外的細(xì)胞力學(xué)檢測通道的流式細(xì)胞儀。它成為了生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的得力工具 - 提供了更多視角來解決科學(xué)問題,。在生物學(xué)研究中通常使用熒光流式細(xì)胞儀來鑒定和定量細(xì)胞和細(xì)胞過程,。使該系統(tǒng)集熒光流式細(xì)胞儀和實(shí)時(shí)變形的優(yōu)點(diǎn)于一身，形成了實(shí)時(shí)熒光形變細(xì)胞儀,。光片激發(fā)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)三通道1D熒光成像,。除了所有實(shí)時(shí)變形參數(shù)外，系統(tǒng)還會(huì)分析熒光信號(hào)實(shí)時(shí)得到峰圖,，速度可達(dá)每秒1000個(gè)細(xì)胞,。也可在實(shí)驗(yàn)后處理保存的原始熒光數(shù)據(jù)，以針對特定的問題和需 求修改處理方法,。
  1)根據(jù)表面marker鑒定血細(xì)胞：
  熒光模塊可檢測和鑒定同一樣品中的三種不同熒光,。利用標(biāo)記的表面熒光蛋白可同時(shí)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞鑒定和力學(xué)性質(zhì)及形態(tài)性質(zhì)測量。 下圖為 G-CSF動(dòng)員的外周血樣品細(xì)胞群體,。 標(biāo)記后的細(xì)胞表面markers CD3-FITC (T-cells),， CD34-PE (造血干細(xì)胞)和CD14-APC(單核細(xì)胞)熒光強(qiáng)度檢測 揭示了各細(xì)胞類型所具有的不同力學(xué)性質(zhì)。 
  2)一維熒光成像：
  熒光模塊在激發(fā)光路徑中產(chǎn)生一束受限光片,，穿過流道,，細(xì)胞會(huì)經(jīng)過一束很窄的激發(fā)光幕。這樣可以進(jìn)行1D熒光成像,，例如可用于解析沿流動(dòng)方向的熒光標(biāo)記結(jié)構(gòu)的側(cè)向分布,。檢測到的熒光峰值帶有很多重要信息。熒光標(biāo)記的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)（如細(xì)胞核）會(huì)顯示窄峰,，而胞質(zhì)會(huì)顯示出更寬的峰,。不同分裂期細(xì)胞中標(biāo)記的組蛋白也會(huì)呈現(xiàn)出不同的峰圖. 
  加熱模塊 - 溫度控制
  
  加熱模塊實(shí)現(xiàn)了生理溫度下的測量。加熱模塊帶有一個(gè)300 W的加熱器和幾個(gè)靜默通風(fēng)機(jī)來有效混合熱空氣,?？拷鼧悠诽幱幸粋€(gè)傳感器和一個(gè)控制單元，用以地將溫度控制在所需值,。系統(tǒng)的空氣循環(huán)系統(tǒng)非常高效,，當(dāng)進(jìn)行開放操作（如更換樣品）后可以迅速恢復(fù)溫度。 
  高速攝像
  
  該成像模塊是款高速明場攝像顯微鏡,使用同步化微秒高強(qiáng)度LED光源減輕運(yùn)動(dòng)模糊,可進(jìn)行極慢運(yùn)動(dòng)攝影.每秒可記錄500幅全幀圖像或10000幀小區(qū)域圖像

  典型應(yīng)用:

  
  1)檢測細(xì)胞骨架改變：
  通過力學(xué)分析可量化細(xì)胞骨架的變化。使用松胞素D抑制微絲會(huì)導(dǎo)致較大的形變,，降低HL60細(xì)胞的剛度,。有些細(xì)胞可通過亮度和大小等圖像性質(zhì)區(qū)分。這就可對全血樣本中的紅細(xì)胞,、血小板甚至白細(xì)胞亞群進(jìn)行鑒定和進(jìn)一步研究,，無需進(jìn)行標(biāo)記和純化。
  2)研究既往條件效應(yīng)
  以前研究,，通常使用跨膜蛋白CD34來鑒定原代人外周造血干細(xì)胞(HSCs),。下圖比較了從骨髓得到的CD34+ 細(xì)胞和粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)動(dòng)員的外周血CD34+細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)外周血HSCs比骨髓HSCs更硬,。 
  3)解析中性粒細(xì)胞激活動(dòng)力學(xué)
  高測量速度和快速樣品制備的特點(diǎn)使得觀察動(dòng)力學(xué)過程成為可能,。下圖為中性粒細(xì)胞暴露于fMLP后力學(xué)性質(zhì)的改變。一些細(xì)菌會(huì)釋放fMLP三肽,，是一種感染信號(hào),，會(huì)激活免疫系統(tǒng)細(xì)胞。 
  3)解析中性粒細(xì)胞激活動(dòng)力學(xué)