1、3D長時間活細胞動態(tài)觀察利器：雙轉盤共聚焦系統(tǒng)為你而來

由Yokogawa（橫河電機）推出的雙轉盤高內(nèi)涵分析系統(tǒng)CV8000，配備了最新一代微透鏡型雙轉盤共聚焦掃描模塊（CSU-X1），在成像效果、成像速度等方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。同時得益于優(yōu)秀的整體光路設計，系統(tǒng)具有更高的光利用率，在保證成像質量和成像速度的前提下，實現(xiàn)更低的光漂白和光毒性，在藥物篩選研究領域具有廣泛的應用。

圖1. 雙轉盤式共聚焦活細胞成像分析平臺

其中高內(nèi)涵系統(tǒng)的重點技術之一在于轉盤系統(tǒng)，目前市場上最常見的轉盤系統(tǒng)是由日本Yokogawa（橫河電機）公司生產(chǎn)的 CSU系列，主流轉盤共聚焦顯微鏡多使用的是這一系列。
 

圖2. Yokogawa轉盤系統(tǒng)原理示意

CSU-X1雙轉盤系統(tǒng)由兩個同軸排列的針孔圓盤組成，中間裝有一個二向色鏡。上方圓盤的針孔中裝有菲涅爾微透鏡 (Microlens disk)，將光線聚焦通過下方針孔盤（pinhole disk）相對應的針孔。微透鏡盤的使用能夠顯著增加透光量，提高圖像信噪比；同時進一步減小了激光功率，降低光漂白，延長成像時間。
 

長時間活細胞動態(tài)觀察分析
 

超快速3D成像和分析
 

2、獨家內(nèi)置移液加樣模塊：高效勝任鈣流反應和急性藥物毒性反應


另外值得一提的是，CV8000獨家內(nèi)置移液加樣模塊，分別配置細胞板、化合物板、tips板位，機械臂抓取槍頭后吸取化合物置于細胞板內(nèi)，迅速反應后觀察短時生物學反應，更好的勝任如鈣流反應和急性藥物毒性反應。
 

圖3. 鈣流反應

3、CAR-NK對類器官選擇揭秘：CV8000完美捕捉靶向殺傷全過程

目前CAR-T細胞在血液腫瘤治療取得了不錯的結果。然而，對于像結腸直腸癌(CRC)這樣的實體腫瘤，需要新的模型來測試CAR工程細胞在組織樣環(huán)境中的細胞毒性�；�于此，德國Georg-Speyer-Haus腫瘤生物和實驗治療研究所的Henner Farin課題組開發(fā)了一個體外平臺來研究CAR-NK92細胞對結腸癌類器官的殺傷作用，借助Yokogawa高內(nèi)涵分析系統(tǒng)進行了活細胞成像及殺傷作用統(tǒng)計分析。

圖4. 使用活細胞成像觀測EPCAM-CAR-NK細胞對癌類器官的靶向殺傷作用，觀測時長10H，觀測結果表明，CAR-NK細胞的靶向作用相比親本NK細胞顯著提高。（綠色：表達GFP的癌類器官；紫色：NK細胞）
 

圖5. 使用活細胞成像觀測CAR-NK細胞對類器官的選擇性，觀測時長10 h，觀測結果表明，CAR-NK會定向靶向癌類器官而對正常類器官無明顯影響（綠色：表達EGFR突變體EGFRvIII的結直腸癌類器官；紅色：DsRED標記的正常類器官；紫色：表達抗EGFRvIII蛋白的NK細胞

4、阿爾茲海默病因迄今未明：雙轉盤共聚焦助力揭示AD病理生理

2019年3月，日本京都大學的Minako Hoshi研究團隊在Cell子刊iScience上發(fā)表了關于AD發(fā)病機制的新成果。他們發(fā)現(xiàn)淀粉樣蛋白球體在興奮性神經(jīng)元的反式高爾基網(wǎng)積累，并首先轉移到軸突。抑制蛋白酶體使得淀粉樣蛋白球體在反式高爾基網(wǎng)增加，并被轉運到樹突。淀粉樣蛋白球體外泌后，導致臨近NAKα3陽性神經(jīng)元降解，隨后，分泌淀粉樣蛋白球體的神經(jīng)元非凋亡性死亡。發(fā)現(xiàn)揭示了淀粉樣蛋白球體表達水平和蛋白酶體功能的關聯(lián)，對揭示AD的病理生理有重要作用。
 

YOKOGAWA的雙轉盤共聚焦高內(nèi)涵系統(tǒng)，實現(xiàn)了高通量的共聚焦成像及定量分析統(tǒng)計，可準確定量β-淀粉樣蛋白聚集體(ASPD)在興奮神經(jīng)元中的聚集水平（圖6）及ASPD對鄰近NAKα3神經(jīng)元的殺傷作用（圖7）。
 

圖6. 神經(jīng)元細胞轉染淀粉樣蛋白前體（APPswe），并經(jīng)蛋白酶體抑制劑MG132處理后，ASPD只在Math2陽性的興奮性神經(jīng)元細胞中積累，而在小清蛋白(PV)和鈣結合蛋白（calbindin）陽性的抑制性神經(jīng)元細胞中不積累。（MAP-2用來標記神經(jīng)元的樹突和軸突）
 

圖7. ASPD具有神經(jīng)毒性，導致NAKα3陽性神經(jīng)元細胞死亡

該課題組在2003年于AD患者腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)了由30個β-淀粉樣蛋白（Aβ）聚集體，即ASPD，具有神經(jīng)毒性，會導致神經(jīng)元細胞發(fā)生退行性病變，并發(fā)現(xiàn)Na+-K+-ATPaseα3(NAKα3)是ASPD介導神經(jīng)退行性病變的唯一靶點。在此基礎上，他們研究了蛋白酶體與ASPD的關系，發(fā)現(xiàn)抑制蛋白酶體的活性, 顯著增加興奮神經(jīng)元內(nèi)的ASPD水平，并改變ASPD在神經(jīng)元內(nèi)的分布，同時，分泌的ASPD殺死鄰近的NAKα3陽性神經(jīng)元。這些發(fā)現(xiàn)加深了我們對AD患者大腦中Aβ聚集體形成和傳遞的理解，為將來研發(fā)治療AD的藥物開辟了可能。 

5、結束語

CV8000作為新一代的多功能高內(nèi)涵分析平臺，配備了獨家的CSU-X1雙轉盤共聚焦掃描單元。該系統(tǒng)光利用率高，低光漂白、低光毒性，可以對活細胞長時間動態(tài)觀察；系統(tǒng)物鏡和圖像自動對焦，Z軸多層拍照結合MIP（Maximum Intensity Projection），可對非同焦平面的像素成像，結合成像速度優(yōu)勢，可快速對3D類器官快速逐層拍照，在同類產(chǎn)品中是類器官成像的利器。我們期待CV8000不斷助力新藥篩選、藥敏分析、疾病發(fā)生機制的研究，促進科研成果的臨床轉化，并在新冠病毒藥物篩選及疫苗研發(fā)中貢獻一臂之力。