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全面考虑高内涵分析平台的选用

—— 访通用电气医疗集团产品专家杨老师

导读: 经过这些年的发展,市场上出现了很多高内涵仪器,研究人员在购买时颇感困扰,不知该如何选择。为此,记者采访了通用电气医疗集团的产品专家杨老师,请他为大家提些建议。

  过去十年,图像获取和分析的自动化为细胞生物学的发展铺平了道路。一种更加可靠且高产的方法——高内涵分析(High Content Analysis,简称HCA)应运而生。

  什么是高内涵分析?

  高内涵分析是对高分辨率显微镜所拍摄细胞图像的自动提取和分析。高内涵,意味着丰富的信息。这些信息包括:单个细胞图像和各项指标,细胞群体的统计分析结果,细胞数量和形态的改变,亚细胞结构的变化,荧光信号随时间的变化,荧光信号空间分布的改变等等。人们往往因为特定的问题去设计实验,在图像中找到答案的同时,其他的信息会带来意外的新发现。

  论文中单幅荧光显微图像通常显示的是阳性目标的有或无,强或弱,是定性分析。而高内涵技术的研究对象不是一个或少数细胞,而是对大量细胞的同时观察和分析,从大量图像中得到细胞群体的定量统计结果,结论更有科学说服力。因为分析的对象是完整的细胞,在一个实验中可以同时使用多种荧光探针,大量细胞的多参数同时分析有助于更深入地理解复杂的细胞学机理和相互作用。

  此外,高内涵技术还有助于人为偏差的消除。人们往往会选择比较好的细胞来拍摄和分析,而机器是客观的,所有样品的成像分析条件是完全相同的。高内涵分析可在培养细胞、组织切片甚至3D培养上开展。它有着广泛的应用,如药物筛选、多参数功能研究、化学基因组学、靶标验证和毒性检测等。

  高内涵技术实现了高速显微成像,以前耗时费力的工作瞬间完成,研究人员可综合海量信息更快做出决策。在药物靶标的确认、化合物的药理和毒性筛选上,高内涵分析优势明显,而对于复杂细胞学机理的研究,HCA所提供的有价值的信息可以帮助研究人员在日益激烈的科研竞赛中胜出。

  如何选择高内涵分析平台?

  经过这些年的发展,市场上出现了很多高内涵仪器(如下表),这些仪器可以分为三大类:宽场荧光显微镜型高内涵、共聚焦荧光显微镜型高内涵和激光扫描型高内涵。

表1. 各种类型的高内涵仪器举例

  鉴于市场上仪器型号很多,而每台仪器的参数又颇为复杂,故研究人员在购买时颇感困扰,不知该如何选择。为此,记者采访了通用电气医疗集团(GE Healthcare)的产品专家杨老师,请他为大家提些建议。

  据杨老师介绍,激光扫描型高内涵是以激光作为荧光光源,用PMT采集光信号,通过预设间距点扫描获得数据,没有成像的过程,速度快是其最大的优势。但这类仪器的局限性是分辨率不高,只能提供虚拟图像。X轴的分辨率是以预设的间隔(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5或5 um)设定的,而Y轴是用户自行设定的,一般在1到10 um。由于不是基于图像的分析,分析软件相对简单,适合于比较成熟简单的细胞学实验。所以被很多药物研发企业作为初筛平台。

  而基础研究的实验设计相对复杂,很多时候需要在亚细胞水平对细胞内的微细结构清晰成像,检测的指标也复杂多样,需要非常强大的图像分析软件来设定,所以显微镜型的高内涵更适合科学研究的需要,药物研发机构在复杂的筛选实验也会考虑使用显微镜型高内涵仪器。

 

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