如何又快又好地完成細(xì)胞病變 (CPE) 實(shí)驗(yàn)

​細(xì)胞病變作用 (Cytopathic effect, 縮寫(xiě)CPE), 指的是由病毒感染引起的宿主細(xì)胞的活率和形態(tài)變化。最常見(jiàn)的CPE包括細(xì)胞的腫脹或皺縮、變圓、裂解、脫落，形成蝕斑、聚團(tuán)、合胞體或內(nèi)涵體等。不同種類的病毒在不同的宿主細(xì)胞中會(huì)產(chǎn)生不同程度的CPE, 有些會(huì)迅速破壞整個(gè)單層細(xì)胞，而有些僅會(huì)影響部分宿主細(xì)胞的形態(tài)。研究人員可以通過(guò)CPE對(duì)病毒進(jìn)行定量，對(duì)中和抗體和抗病毒藥物等進(jìn)行檢測(cè)和篩選。因此，CPE實(shí)驗(yàn)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(kāi)發(fā)中。

如何做好CPE實(shí)驗(yàn)？

CPE實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作有如下幾點(diǎn)需要注意：

1. 宿主細(xì)胞接種密度 – 細(xì)胞通常需要覆蓋整個(gè)孔底區(qū)域，以便觀察病變。如果宿主細(xì)胞的密度沒(méi)有接近100%，未被細(xì)胞覆蓋的區(qū)域可能會(huì)對(duì)CPE的區(qū)分鑒定產(chǎn)生干擾
2. 病毒稀釋度 – 為準(zhǔn)確計(jì)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(shí)驗(yàn)通常在6或24孔板中進(jìn)行�；�于孔板成像的細(xì)胞分析儀可實(shí)現(xiàn)96甚至384孔板中的CPE檢測(cè)
4. 成像 – 傳統(tǒng)的CPE檢測(cè)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(duì)整塊板的所有孔進(jìn)行全孔成像，獲得明場(chǎng)和熒光細(xì)胞圖片
5. 分析 – 傳統(tǒng)的CPE分析需要經(jīng)驗(yàn)豐富的研究人員進(jìn)行人工鑒定評(píng)估，耗費(fèi)時(shí)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(guò)細(xì)胞覆蓋率的缺失，細(xì)胞數(shù)的減少或細(xì)胞形態(tài)的變化等自動(dòng)分析CPE的程度
    

Celigo全視野細(xì)胞成像分析儀 – CPE實(shí)驗(yàn)分析的神器

Celigo是一款基于孔板成像的細(xì)胞分析儀，可快速對(duì)整塊板的所有孔進(jìn)行全孔成像，獲得明場(chǎng)和熒光細(xì)胞圖片。通過(guò)強(qiáng)大的內(nèi)置分析軟件，Celigo可對(duì)病毒蝕斑、灶斑、被感染細(xì)胞形態(tài)變化或熒光強(qiáng)度等進(jìn)行定量評(píng)估。Celigo獨(dú)特的明場(chǎng)算法可針對(duì)不同的病毒和宿主細(xì)胞對(duì)CPE進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別和量化。因此，研究人員不需對(duì)細(xì)胞進(jìn)行任何染色標(biāo)記即可通過(guò)Celigo進(jìn)行高通量CPE檢測(cè)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(gè)孔里的每一個(gè)細(xì)胞

• 準(zhǔn)確：軟件統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，消除人與人之間的判斷差異

• 便捷：可與自動(dòng)化設(shè)備整合，進(jìn)一步提高通量，解放人力

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

案例1：細(xì)胞發(fā)生明顯脫落

宿主細(xì)胞被細(xì)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(guò)紋理 (Texture) 算法識(shí)別細(xì)胞覆蓋的區(qū)域，并計(jì)算細(xì)胞融合率 (Confluence)，快速分析整板每孔CPE的程度。

案例2：細(xì)胞產(chǎn)生皺縮，并未脫落

宿主細(xì)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(guò)對(duì)比度的差異區(qū)分有病變和沒(méi)有病變的細(xì)胞，并計(jì)算出病變細(xì)胞的融合率。


 

案例3：細(xì)胞形變

宿主細(xì)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(shí)別每一個(gè)細(xì)胞的輪廓并計(jì)算出圓度，并通過(guò)軟件內(nèi)置的類流式設(shè)門(mén)功能區(qū)分梭形細(xì)胞和圓形細(xì)胞。

 

案例4：多重分析

同一個(gè)CPE實(shí)驗(yàn)，有時(shí)可以用多種方法進(jìn)行分析。比如下圖的宿主細(xì)胞被病毒感染后，有部分細(xì)胞發(fā)生了脫落，也有部分細(xì)胞發(fā)生腫脹，變得更圓更亮。Celigo可通過(guò)融合率分析，細(xì)胞計(jì)數(shù)，或細(xì)胞亮度/圓度的分析從多個(gè)層面對(duì)細(xì)胞病變進(jìn)行評(píng)估，得到更全面準(zhǔn)確的結(jié)果。

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疫情爆發(fā)以來(lái)，Celigo已被多個(gè)單位用于新冠病毒疫苗的開(kāi)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(kāi)發(fā)的利器。下圖是Celigo用戶研究過(guò)的部分病毒名稱大集合。
 

如果您希望和我們探討更多關(guān)于CPE的問(wèn)題或?qū)�Celigo有進(jìn)一步了解，歡迎和我們聯(lián)系：

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郵箱：info@nexcelom.com.cn
 

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