用新型自动细胞成像系统和细胞分析软件进行基于细胞实验的表型分析

简介

当需要持续获得高质量、高精确的数据时，那么迫切需要一台全自动基于细胞检测实验的多参数分析系统。一台紧凑的，全自动微孔板图像分析系统可用于多参数实验，如利用诱导多功能干细胞 (iPSC) 分化为心肌细胞，神经细胞和肝细胞研究中。多重参数包括细胞活力、细胞凋亡、线粒体膜电位和自噬等对于定义活细胞或固定细胞的毒性机制研究有着重要意义。同样，我们展现出一些利用无标记细胞分析方式来评价细胞毒性和细胞增殖情况的实例。展示利用新型自动细胞成像分析系统进行生物学研究和几种实验模型建立，这些都能够对学术及生物制药领域的研究具有巨大的促进。

仪器

基于细胞学实验的研究可利用 ImageXpress®Pico 自动细胞成像系统结合 CellReporter-XpressTM 自动图像分析软件。此系统在 4 色荧光通道成像的基础上还可加入透射光成像和彩色成像功能，多种放大倍数物镜可选，环境控制系统 (EC)，注射器系统等，可以进行时间序列形式的细胞增殖、分化、化合物毒性以及各种基于细胞学的实验。分析软件采用新的逻辑运算方法对目标对象识别，简化了分析流程，并可以提供多参数检测结果。

方法

细胞培养：人类的 iPSC 分化的神经细胞，心肌细胞或肝细胞购自于 Cellular Dynamics International,Fujifilm Co (CDI)，细胞预先以 10,000 每孔的密度铺于黑色底透的 384 孔板内 (Greiner)，培养条件采用 CDI 推荐方法，Hela 细胞或 PC12 细胞 (ATCC) 培养条件采用厂家推荐方法，化合物处理于铺板 24 小时后，继续在此条件下培养 3 天，如图中所示。细胞染色：评价表型改变，活细胞染色过程使用三种混合染料，活力染色使用 Calcein AM(1 μM)，线粒体膜电位染料使用 MitoTracker Orange (0.2 μM)，细胞核染料采用 Hoechst (2μM)，所有染料分子均来自于 Life Technologies，为了观察肌动蛋白细胞骨架，细胞采用 4%多聚甲醛 (Sigma) 固定后使用连接有 AlexaFluor® 488 (AF488) 的鬼笔环肽进行染色，神经细胞染色采用连接有 anti-TuJ-1 抗体进行染色。

评价细胞的形态和活力

成像和分析方法作为有效的工具可提供多种参数信息，包括细胞活力，细胞不同时期的特征，细胞粘附性和分布状况，细胞骨架完整性( 形态学 ) 和线粒体电势变化等。

结果

特异性化合物对神经细胞轴突生长影响

神经细胞轴突生长表型变化 (iCell Gaba Neurons，CDI) 通过多重检测手段来定量分析其神级细胞复杂程度，我们进行多次检测并且测试了几种已知的神级毒性化合物作用效果。神级细胞轴突生长发育特征通过其生长程度进行评价 ( 总的长度或者每个细胞的平均长度 )，神经轴突数目 ( 轴突的总数 )，分支的延伸程度 ( 总的分支数目和每个细胞的平均分支数目 )。