Callisto：在芯片上培养细胞

摘要：

2015年初，Fluidigm推出一款基于微流体技术的细胞培养平台——Callisto。这款与“木卫四”同名的仪器同样让人浮想联翩。它可以在 一个微流体芯片上培养细胞，并实现细胞培养和给药的自动化；不仅可以做为一个独立的系统使用，进行细胞群体或单细胞功能研究，也可以和 C1，Biomark HD和CyTOF等实验系统结合使用。      

自从1907年罗斯•哈里森（Ross Harrison）发表了有关离体神经纤维生长的发现，细胞培养很快成为了生命科学领域最重要、使用最广泛的工具之一。一个多世纪以来，经过一代代科学家的不断改进，细胞培养技术日趋完善。 随着现代生物学研究日趋深入和精细，细胞培养技术正向自动化、智能化的方向发展。

2015年初，Fluidigm推出一款基于微流体技术的细胞培养平台——Callisto。这款与“木卫四”同名的仪器同样让人浮想联翩。它可以在一个微流体芯片上培养细胞，并实现细胞培养和给药的自动化；不仅可以做为一个独立的系统使用，进行细胞群体或单细胞功能研究，也可以和C1，Biomark HD和CyTOF等实验系统结合使用。

 
图一、Callisto及其配备的芯片

Callisto内部集成了维持CO2浓度和温湿度的装置，可以支持长期的细胞培养；其完全可编程的微流控 系统让用户可以根据研究目的随意设置药物种类、浓度以及处理时间的组合；系统会根据用户设定对每个培养小室精确的给药，用户无需担心需要在什么时候向各个 小室投送多少药物。目前，Callisto所配备的芯片上具有32个独立的细胞培养小室，一次可以筛选32个不同的培养条件；细 胞培养和给药过程全部由程序控制自主完成，基本实现整个流程的自动化。研究者只需要设定好程序，加入细胞和药物，按下按钮就可以运行了。与传统细胞培养方 式相比，不但使操作流程变得简单，也最大限度减少了观察、换液、加药过程中人为操作对细胞的扰动（例如：温度变化、液流冲击、微生物污染等）。

 
图二、Callisto可以自动实现复杂的实验设计

Callisto芯片中细胞培养小室是透明的，非常方便在显微镜下观察。细胞培养完成后，可以在培养小室中进行原位免疫荧光染色，也可以将细胞消化并回收。这些回收的细胞可以进行后续扩大培养，也可以利用C1、Biomark HD或者CyTOF等技术平台进行深入分析。

 
图三、芯片小室中诱导人IPS细胞向神经细胞分化。相差（左）及免疫荧光图（右）可以观察其形态。

由于Callisto具有高度集成和自动化的特点，非常适用于给药方案较为复杂、需要对细胞长期观察的研究领域，例如：

• Cellular Programming：在一系列精确控制的条件下使成纤维细胞去分化成为诱导多能干细胞，以及相关的定向分化、转分化研究；

• Cell activation & expansion: 纵贯研究细胞生长和成熟过程，描绘细胞发育过程中的世系图谱；

• Dose/Response studies: 研究者可以用其评估细胞对不同药物或者培养环境的反应。

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