​細胞病變作用 (Cytopathic effect, 縮寫CPE), 指的是由病毒感染引起的宿主細胞的活率和形態(tài)變化。最常見的CPE包括細胞的腫脹或皺縮、變圓、裂解、脫落，形成蝕斑、聚團、合胞體或內(nèi)涵體等。不同種類的病毒在不同的宿主細胞中會產(chǎn)生不同程度的CPE, 有些會迅速破壞整個單層細胞，而有些僅會影響部分宿主細胞的形態(tài)。研究人員可以通過CPE對病毒進行定量，對中和抗體和抗病毒藥物等進行檢測和篩選。因此，CPE實驗被廣泛地應(yīng)用于多種病毒的基礎(chǔ)研究以及各類疫苗，包括新冠病毒疫苗的開發(fā)中。

如何做好CPE實驗？

CPE實驗的設(shè)計和操作有如下幾點需要注意：

1. 宿主細胞接種密度 – 細胞通常需要覆蓋整個孔底區(qū)域，以便觀察病變。如果宿主細胞的密度沒有接近100%，未被細胞覆蓋的區(qū)域可能會對CPE的區(qū)分鑒定產(chǎn)生干擾
2. 病毒稀釋度 – 為準確計算TCID50，需要優(yōu)化最佳的病毒濃度范圍以及合適的稀釋梯度
3. 通量 – 傳統(tǒng)的CPE實驗通常在6或24孔板中進行。基于孔板成像的細胞分析儀可實現(xiàn)96甚至384孔板中的CPE檢測
4. 成像 – 傳統(tǒng)的CPE檢測通常依靠肉眼或顯微鏡觀察，缺失原始圖像記錄。全孔成像分析儀可以快速對整塊板的所有孔進行全孔成像，獲得明場和熒光細胞圖片
5. 分析 – 傳統(tǒng)的CPE分析需要經(jīng)驗豐富的研究人員進行人工鑒定評估，耗費時間和精力，而且很難避免人與人之間的判斷差異。全孔成像分析儀的算法可通過細胞覆蓋率的缺失，細胞數(shù)的減少或細胞形態(tài)的變化等自動分析CPE的程度
    

Celigo全視野細胞成像分析儀 – CPE實驗分析的神器

Celigo是一款基于孔板成像的細胞分析儀，可快速對整塊板的所有孔進行全孔成像，獲得明場和熒光細胞圖片。通過強大的內(nèi)置分析軟件，Celigo可對病毒蝕斑、灶斑、被感染細胞形態(tài)變化或熒光強度等進行定量評估。Celigo獨特的明場算法可針對不同的病毒和宿主細胞對CPE進行準確的識別和量化。因此，研究人員不需對細胞進行任何染色標記即可通過Celigo進行高通量CPE檢測分析。

• 速度：5-10分鐘即可完成一塊板的成像和分析

• 全面：不需消化，原位分析每一個孔里的每一個細胞

• 準確：軟件統(tǒng)一標準進行分析，消除人與人之間的判斷差異

• 便捷：可與自動化設(shè)備整合，進一步提高通量，解放人力

Celigo軟件專門為病毒/疫苗相關(guān)應(yīng)用開發(fā)了一套算法。針對CPE有多種分析方法，分別應(yīng)對不同的病變類型，包括細胞脫落，細胞皺縮/腫脹和細胞的形態(tài)變化等。

案例1：細胞發(fā)生明顯脫落

宿主細胞被細胞感染后死亡、脫落，孔底出現(xiàn)大片空白區(qū)域。Celigo軟件可以通過紋理 (Texture) 算法識別細胞覆蓋的區(qū)域，并計算細胞融合率 (Confluence)，快速分析整板每孔CPE的程度。

案例2：細胞產(chǎn)生皺縮，并未脫落

宿主細胞被病毒感染后發(fā)生皺縮或堆疊，顏色發(fā)暗，但未發(fā)生脫落。Celigo軟件的紋理算法可通過對比度的差異區(qū)分有病變和沒有病變的細胞，并計算出病變細胞的融合率。


 

案例3：細胞形變

宿主細胞被病毒感染后形態(tài)發(fā)生變化，由扁平的梭形或不規(guī)則多角形變?yōu)槭諗康膱A形。Celigo軟件可識別每一個細胞的輪廓并計算出圓度，并通過軟件內(nèi)置的類流式設(shè)門功能區(qū)分梭形細胞和圓形細胞。

 

案例4：多重分析

同一個CPE實驗，有時可以用多種方法進行分析。比如下圖的宿主細胞被病毒感染后，有部分細胞發(fā)生了脫落，也有部分細胞發(fā)生腫脹，變得更圓更亮。Celigo可通過融合率分析，細胞計數(shù)，或細胞亮度/圓度的分析從多個層面對細胞病變進行評估，得到更全面準確的結(jié)果。

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疫情爆發(fā)以來，Celigo已被多個單位用于新冠病毒疫苗的開發(fā)和檢定，以及新冠病毒藥物的高通量篩選。Celigo也是多種病毒研究和疫苗開發(fā)的利器。下圖是Celigo用戶研究過的部分病毒名稱大集合。
 

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郵箱：info@nexcelom.com.cn
 

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Nexcelom Bioscience于2003年成立于美國波士頓，是高性能細胞定量分析平臺開發(fā)和商業(yè)化的領(lǐng)導者。作為一家全球性公司，Nexcelom在美國圣地亞哥、英國曼切斯特以及中國上海均設(shè)有分公司，負責全球范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)拓展和客戶支持。自2005年成功開發(fā)第一款細胞計數(shù)儀Cellometer Auto T4并得到NIH客戶認可以來，已陸續(xù)開發(fā)出Cellometer®明場、熒光以及圖像類流式細胞定量分析儀系列。2014年從Brooks生命科學部成功收購Celigo®S全視野原位細胞分析儀產(chǎn)品線，快速整合并提升公司在細胞定量技術(shù)上的研發(fā)能力。2019年Cellaca™ MX正式上線，開創(chuàng)了高速高通量細胞計數(shù)的先河。多年來產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于新藥研發(fā)、免疫治療、疫苗開發(fā)、藥物評價等基礎(chǔ)生命科學研究以及釀酒、生物能源等工藝開發(fā)。