高内容成像技术的进展

与传统显微镜相比,高内涵成像系统使研究人员能够测量更多参数并提取更多数据。高内容系统通常分为两类:用于筛选的系统和用于详细分析的系统。高内涵筛选(HCS)系统提供灵敏的测量和高通量能力 - 并且他们在实验中检查尽可能多的样品。高内容分析(HCA)系统可能为了获得更复杂,内容丰富的数据而牺牲一些速度。

许多系统提供明场,宽场,相衬和共焦成像的组合,并且还广泛使用荧光标记进行多路复用。在这里,我们将讨论高内容成像系统中工具提供商**近提供的一些产品,以及研究人员对它们进行的各种应用。

更多选择的奢侈品

HCS和HCA系统**近都看到吞吐量上升,几乎所有系统都与机器人系统兼容,可实现远程自动化,进一步提高生产率。

随着自动化提高产量,每天运行的印版数量并不总是**受关注的问题。“活细胞成像是人们要求加快的速度,”GE医疗集团细胞分析全球产品支持负责人Leanna Ferrand说。GE的系统可以在不到2.5分钟的时间内在96孔板中以每种颜色拍摄两种颜色的一个图像 - 这对于筛选来说很快,但是不足以快速捕获活细胞分析中的动态过程超过2.5分钟。该公司的解决方案是在单个井内部使用快速成像 - 几乎就像每个井内的时间流逝一样。“如果这是一个非常动态的过程,我们可以留在井内或重新访问井,捕捉快速事件,”Ferrand解释道。

随着当今更多高容量成像系统的出现,科学家们可以选择**适合他们需求的模型 - 即使是在一家公司内部。例如,赛默飞世尔科技的高含量成像系统的范围包括筛选的入门级车型  CellInsight™CX5高内涵筛选平台,一个中等水平的系统  CellInsight™CX7高内容平台  和先进的系统,在  ArrayScan™  适用于特殊应用的高内容平台,具有模块化选项,如活细胞室。 

Thermo Fisher的Invitrogen™荧光标记等工具也为研究人员提供了丰富的多路复用选项。实际上,高内容成像系统的多路复用能力在新应用中体现出来。“随着使用CRISPR更多地使用基因组编辑  ,快速,轻松地筛选多种表型效应的能力为敲除或敲入实验提供了快速验证和反馈,”Thermo Fisher细胞分析**营销开发经理Stephen Oldfield说。科学。

3D文化的高内容成像

癌症研究人员越来越多地采用3D细胞培养来研究肿瘤生物学,高内涵成像已经发展到适应3D样本。

来自健康或肿瘤组织的球状体 - 细胞簇是3D细胞培养的常见类型。GE Healthcare提供改进的3D成像工作流程,改进了用于在成像板中形成球状体的协议,并使成像更容易。该公司**近与Nano3D Biosciences合作,促进了球状体的高内容3D成像。例如,Nano3D的技术将球体定位在每个井的中心,因此在成像时更容易找到它们。

Nano3D的总裁兼**科学官Glauco Souza表示,Nano3D的技术能够以不同的3D图案和形状印刷细胞和球体,这对于创建不同细胞类型的共培养**关重要。例如,该公司可以创建用于划痕分析的共培养物并实时跟踪伤口愈合分析。“但是随后使用[GE Healthcare]的细胞分析仪6000的高分辨率成像  ,你可以通过在测定中添加不同的细胞类型来增加整体复杂性,”Souza说。“这为许多尚未研究过的新生物学打开了大门。”

PerkinElmer的Opera Phenix™HCS系统也用于研究球状体。该公司的Synchrony™光学设计优化了3D细胞培养的数据采集,并通过“仔细控制激发以消除样品中不需要的串扰来提高灵敏度”,PerkinElmer高内涵仪器和应用主管Jacob Tesdorpf说。PerkinElmer**近使用悬滴法扩展了其用于生长球体的HCS微孔板系列,包括PerkinElmer的CellCarrier™Spheroid ULA板,以及InSphero的GravityPLUS™ULA板和GravityPLUS™悬滴系统。 

易于使用的软件

由于高内容成像会生成大型数据文件,因此对数据进行采样,分析,显示和存储的软件**关重要。许多工具提供商正在创建考虑到研究人员需求的软件。例如,通用电气医疗集团强调使软件界面特别直观且易于使用,可以快速评估某些参数在数据子集上的外观,以便用户在分析所有数据之前预览效果。GE Healthcare将于2016年10月底推出新的图像分析软件。

另一个关键软件功能是数据链接。GE软件在数据表和其他显示之间的内置链接意味着,如果您点击散点图的一个点,例如,它将调出该单元格的图像,它将突出显示数据表中的该单元格。“你也可以通过选择一个细胞亚群在人口水平上做到这一点,”费兰德说。“这使研究人员能够灵活地查看逐个细胞的问题以及人口问题。”

PerkinElmer提供Columbus™软件的更新版本(用于大容量图像存储和分析)和High Content Profiler™软件(用于多参数命中选择)。“这些**新版本提供了改进的集成,可以直接在High Content Profiler软件中浏览,搜索,下载和汇总Columbus中的内容,”Tesdorpf说。用户不再需要为研究人员导入数据,导出数据或手动合并元数据,这意味着节省时间并减少数据传输错误。

此外,新版PerkinElmer的Harmony®高内涵成像和分析软件具有PreciScan™智能采集功能,使研究人员能够更准确地定位感兴趣的物体。“这导致采集和分析时间显着减少,这对于3D微组织和稀有事件研究特别有价值,”Tesdorpf说。

用高内容成像对抗寨卡病毒

里约热内卢联邦大学生物医学科学研究所和D'Or研究与教育研究所的研究人员正在使用PerkinElmer的Operetta®CLS™高含量分析系统来研究寨卡病毒。该系统与公司的Opera Phenix™HCS系统一起,具有“旋转盘共焦光学系统,有助于消除背景,提供**的图像数据质量,并**大限度地减少活细胞的光毒性和漂白,”Tesdorpf说。

“他们创造了他们所谓的”迷你大脑“来模拟胎儿在不同发育阶段的大脑功能,”他说。此外,根据Tesdorpf的说法,德克萨斯大学的科学家正在使用Opera Phenix™HCS系统来识别可能预防或治疗寨卡病毒感染的FDA批准的药物(目前为止已有20多种)。

研究人员使用神经球和脑类器官等3D培养物来研究寨卡病毒感染对神经发生和生长的影响。 

“他们创造了他们所谓的”迷你大脑“来模拟胎儿在不同发育阶段的大脑功能,”他说。此外,根据Tesdorpf的说法,德克萨斯大学的科学家正在使用Opera Phenix™HCS系统来识别可能预防或治疗寨卡病毒感染的FDA批准的药物(目前为止已有20多种)。

鉴于3D组织成像所带来的持续挑战,毫无疑问,该领域将出现更多创新。然而,显而易见的是,我们不需要等待高内容成像的好处 - 它已经发生了,它正在快速前进。