一般來(lái)說(shuō)，我們使用的儀器或分析系統(tǒng)都是標(biāo)準(zhǔn)化流程生產(chǎn)的 ，絕大多數(shù)情況下能符合 及滿足我們的基本研究需求。但是，世界那么大，總有特殊化。當(dāng)我們對(duì)研究方案和工作流程有特殊的要求時(shí)，就會(huì)希望能個(gè)性化定制一款儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)新的工作流程滿足研究需求。

Molecular Devices的微生物克隆篩選系統(tǒng)QPix 400系列，可以讓您個(gè)性化定制新的克隆篩選和涂布的工作流程，為您提供專屬于您的自動(dòng)化解決方案。

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應(yīng)用案例

有研究表明，如果我們能在體外培養(yǎng)患者來(lái)源的某類癌細(xì)胞（如血液中獲得），并將其在類似體內(nèi)環(huán)境下培養(yǎng)并進(jìn)行研究，并尋找特異殺死癌細(xì)胞的方法，治愈的幾率會(huì)提高數(shù)倍。這類用于研究的細(xì)胞稱為循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs），是研究向前邁出的重要一步，循環(huán)腫瘤細(xì)胞從腫瘤脫落，并在癌癥患者的血液內(nèi)循環(huán)。據(jù)認(rèn)為，它們會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)移，癌癥在體內(nèi)的擴(kuò)散可引起將近90%的癌癥相關(guān)死亡。

這些細(xì)胞也含有重要的遺傳信息，可以讓醫(yī)生做出更明智的治療決定，甚至可為個(gè)別患者量身定制個(gè)性化的治療策略。

腫瘤細(xì)胞獲得后如何選擇培養(yǎng)條件呢？體內(nèi)細(xì)胞在多細(xì)胞共培養(yǎng)的三維環(huán)境中形成組織和器官，而傳統(tǒng)的細(xì)胞檢測(cè)涉及的是單細(xì)胞的二維培養(yǎng)體系。三維培養(yǎng)提供了更接近體內(nèi)環(huán)境的體外模擬系統(tǒng)，相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果顯示，三維培養(yǎng)的細(xì)胞在發(fā)育能力、增殖、分化、形態(tài)學(xué)、基因和蛋白表達(dá)及功能等方面明顯優(yōu)于二維培養(yǎng)，應(yīng)用于臨床，可有效提高新藥開發(fā)效率，減少試驗(yàn)動(dòng)物需求量，并獲得較二維培養(yǎng)更可靠的數(shù)據(jù)。

本文將介紹幾種可以模擬體內(nèi)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)技術(shù)：3D細(xì)胞培養(yǎng)、流體動(dòng)態(tài)培養(yǎng)系統(tǒng)、共培養(yǎng)體系，以及組織培養(yǎng)。先進(jìn)的培養(yǎng)技術(shù)可以更好的研究腫瘤形成機(jī)制，助力腫瘤病人個(gè)性化治療方案的定制。

3D細(xì)胞球培養(yǎng)

隨著科研與藥物篩選要求不斷提高，體外2D培養(yǎng)的方法已不能滿足所有實(shí)驗(yàn)的需求，因此3D小球來(lái)模擬體內(nèi)病理環(huán)境的技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)。將培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞加入圓底的微孔中，這些富集的細(xì)胞就會(huì)形成離散的球體。這些離散的球體同時(shí)包含了暴露在表面的和深埋在內(nèi)部的細(xì)胞，增殖的和非增殖的細(xì)胞，外面的富氧層和內(nèi)部的缺氧中心?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，與傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)方法相比，這種球體可以更好的模擬腫瘤的行為特點(diǎn)。

下圖為高通量檢測(cè)3D小球的工作流程圖。 96或384孔板中形成單一的腫瘤小球，經(jīng)過(guò)化合物處理，小球被混合染料染色，無(wú)需清洗，小球被固定等待檢測(cè)（右）。利用ImageXpress Micro 高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間拍攝功能，在10x物鏡下，投射光模式拍攝HCT116細(xì)胞63小時(shí)，記錄細(xì)胞成球過(guò)程。

相對(duì)于寬場(chǎng)成像，共聚焦可以對(duì)球體進(jìn)行薄層成像，這大大降低了來(lái)自于成像平面之外的背景熒光信號(hào)的干擾。同時(shí)，共聚焦成像也可以在3D水平上更好的分辨亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及腫瘤細(xì)胞的聚集和堆疊。運(yùn)用共聚焦成像技術(shù)還可以完成更細(xì)胞分割。在腫瘤小球的重復(fù)試驗(yàn)中，與寬場(chǎng)成像相比，共聚焦成像統(tǒng)計(jì)到的細(xì)胞核數(shù)要多20%。用寬場(chǎng)成像模式掃描HCT116腫瘤細(xì)胞球15層，Bestfocus方式投射為一張2D圖像。通過(guò)軟件分析數(shù)出817個(gè)細(xì)胞核，在邊緣聚焦變形的核和小球內(nèi)部熒光太弱的核都沒(méi)有被計(jì)數(shù)到。（下）用共聚焦成像模式掃描HCT116腫瘤細(xì)胞球15層，Bestfocus方式投射為一張2D圖像。通過(guò)軟件分析數(shù)出1087個(gè)細(xì)胞核，共聚焦的圖像分析出的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

3D腫瘤球凋亡篩選

許多抗腫瘤藥物是通過(guò)影響凋亡的外在通路來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞的。為了演示凋亡實(shí)驗(yàn)，我們用96孔板培養(yǎng)了3天使HCT116細(xì)胞成球，并用4種不同的抗腫瘤藥物稀釋液對(duì)腫瘤球進(jìn)行了處理。藥物處理結(jié)束后，利用life Technologies公司的CellEvent Caspase and MitoTracker Orange reagents檢測(cè)凋亡水平。在板孔中加入了包含Hoechst核染料的4倍濃度的混合染料。染色過(guò)程中沒(méi)有清洗以避免影響球體狀態(tài)。在10x鏡下拍攝，圖為96孔板整板的縮略圖拼圖。細(xì)胞被Hoechst（藍(lán)色）和CellEventCaspase3/7細(xì)胞凋亡標(biāo)簽（綠色）染色。沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的對(duì)照組在第4列，被不同濃度紫杉醇處理的細(xì)胞球在第5-7列（3組重復(fù)），有明顯的細(xì)胞凋亡。細(xì)胞小球在Z軸上掃描11層，2D投射圖像在用戶自定義模塊中分析。低凋亡組和高凋亡組的原始圖片和分割圖片如圖所示（藍(lán)色=細(xì)胞核，粉紅色=凋亡細(xì)胞）。處理組和對(duì)照組凋亡率對(duì)比曲線圖，均一化后可以看出紫杉醇與絲裂霉素C和依托泊苷相比在較低濃度就可引發(fā)凋亡。

3D腫瘤球線粒體膜電位評(píng)估

在上述的細(xì)胞凋亡篩選過(guò)程中，我們還可以在混合染料中加入MitoTracker Orange來(lái)評(píng)估線粒體膜電位。這一方法可以幫助我們研究通過(guò)影響線粒體代謝途徑來(lái)抑制腫瘤生長(zhǎng)的藥物。下面闡述了我們針對(duì)抗霉素A，一種線粒體膜電位強(qiáng)力干擾劑，的研究。在經(jīng)過(guò)4個(gè)小時(shí)的處理后，基于MitoTracker Orange的熒光強(qiáng)度我們可以觀察腫瘤微球體細(xì)胞中的線粒體狀態(tài)。結(jié)果顯示小球中心部位的紅色熒光很弱，可能是因?yàn)镸itoTracker 并沒(méi)有*的滲透到小球中心，也可能是位于中心的細(xì)胞線粒體已受到損害。細(xì)胞小球經(jīng)過(guò)一系列濃度的抗菌素A處理: (1,22, 67和200 nM) ，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，可以得到藥物作用下線粒體平均熒光強(qiáng)度的曲線圖。

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