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利用ImageXpress Micro進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間活細(xì)胞成像和心肌細(xì)胞功能評(píng)價(jià)

瀏覽次數(shù):2747 發(fā)布日期:2012-3-31  來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
利用進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間活細(xì)胞成像和心肌細(xì)胞功能評(píng)價(jià)
 
活細(xì)胞成像技術(shù)是最近幾年興起的一項(xiàng)技術(shù),能夠在細(xì)胞接近生理的狀態(tài)下觀察細(xì)胞形態(tài)改變和蛋白的表達(dá),該技術(shù)能夠避免傳統(tǒng)采用固定細(xì)胞或組織的研究方法中,固定細(xì)胞過(guò)程中造成的細(xì)胞形態(tài)的改變和結(jié)構(gòu)改變,能夠更加真實(shí)的反映出細(xì)胞的特性,因而廣受推崇。MD 高內(nèi)涵系統(tǒng)具有多種特性能夠進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)天的活細(xì)胞的觀察,同時(shí),由于采用著名的MD軟件產(chǎn)品MetaMorph為基礎(chǔ)的MetaXpress高內(nèi)涵分析軟件,具有極高的靈活性和擴(kuò)展能力,除活細(xì)胞成像之外還能夠能夠?qū)δ承┘?xì)胞(如心肌細(xì)胞)的生理藥理特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
 
神經(jīng)細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間成像
    神經(jīng)細(xì)胞是公認(rèn)的較為敏感和脆弱的細(xì)胞,對(duì)于外界環(huán)境較為敏感。對(duì)于活的神經(jīng)細(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)和觀察具有較大困難。采用能夠?qū)崿F(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)間觀察培養(yǎng)。
方法:
從新生大鼠大腦海馬獲得約1立方毫米大小組織塊。移入含有0.25%胰酶的離心管中37℃,5%CO2 孵育箱內(nèi)消化20~30 min。加入含胎牛血清的培養(yǎng)液終止消化,離心重懸細(xì)胞,按0.6×105/ml 鋪于96 孔板中。24 h 后換為NeurolbasalMedium/B27 無(wú)血清培養(yǎng)液,以后每2~3 d 半量換液1 次。7 d 后獲得原代神經(jīng)細(xì)胞。
    圖像獲。
    將樣品放入有環(huán)境控制功能的MD 內(nèi),采用激光自動(dòng)聚焦進(jìn)行樣品聚焦,在10X物鏡下每隔5分鐘進(jìn)行一次相差圖像拍攝,結(jié)果如下:
 
 
 
    小結(jié):
    采用的環(huán)境控制系統(tǒng)能夠維持細(xì)胞所需的溫度、濕度和CO2條件,其中溫度為細(xì)胞的酶活性提供了溫度保障,確保細(xì)胞的生理機(jī)能,濕度維持能夠保證細(xì)胞外液不會(huì)蒸發(fā),避免了胞外滲透壓的升高造成的細(xì)胞脫水,CO2能夠維持細(xì)胞外液的pH值。
    除了維持細(xì)胞的生存環(huán)境外,在進(jìn)行敏感、脆弱細(xì)胞(如神經(jīng)細(xì)胞)的長(zhǎng)時(shí)間觀察過(guò)程中,最為重要的是減小對(duì)細(xì)胞的刺激,盡可能的保持細(xì)胞的活性。采用激光自動(dòng)聚焦技術(shù),在聚焦的過(guò)程中,細(xì)胞無(wú)需受到光照,這樣就避免了細(xì)胞內(nèi)的光化學(xué)反應(yīng)和光照升溫,能夠很好的維持細(xì)胞的活性狀態(tài)。因此,在長(zhǎng)時(shí)間活細(xì)胞的觀察過(guò)程中,以上兩點(diǎn)不可或缺。
 
 
 
心肌干細(xì)胞細(xì)胞的功能評(píng)價(jià)
采用的軟件系統(tǒng)功能強(qiáng)大,具有無(wú)限的擴(kuò)展功能。因此,除了能夠?qū)崿F(xiàn)活細(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)間觀察和細(xì)胞的形態(tài)、蛋白表達(dá)等分析,還能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞功能學(xué)的評(píng)價(jià)。
   干細(xì)胞研究是目前生物學(xué)研究的熱點(diǎn),采用人類的干細(xì)胞(如心肌干細(xì)胞)能夠加快研究的速度,同時(shí)還能夠真實(shí)反映人體細(xì)胞的功能,還能加快藥物進(jìn)入臨床的速度。iPS來(lái)源的心肌細(xì)胞因其表達(dá)的離子通道、自發(fā)節(jié)律特性、與原代心肌細(xì)胞特性相似的特性尤其引人注目,通過(guò)該細(xì)胞可以進(jìn)行心肌細(xì)胞特性的研究,并能縮短藥物篩選的時(shí)間與臨床前實(shí)驗(yàn)的周期。
   
    方法:
    采用Cellular Dynamics公司的iPS來(lái)源的心肌細(xì)胞,將其鋪于96孔板,并在培養(yǎng)液中孵育2-7天,以Calcein AM孵育10分鐘,將培養(yǎng)液棄去后,加入不同濃度的激動(dòng)劑和抑制劑。
    圖像獲取和結(jié)果:
       心肌細(xì)胞的成熟狀況要通過(guò)細(xì)胞自發(fā)的節(jié)律性收縮來(lái)進(jìn)行判定。細(xì)胞的節(jié)律性收縮可以通過(guò)電生理的方法進(jìn)行檢測(cè)。但是電生理的方法相對(duì)較復(fù)雜,因此我們采用熒光圖像的自動(dòng)分析來(lái)取代。
    首先采用延時(shí)拍攝或?qū)崟r(shí)拍攝的方法我們可以獲得細(xì)胞節(jié)律性收縮的一組圖像,
 

MetaXpress對(duì)心肌細(xì)胞跳動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)分析
 

3. 將獲得的心肌細(xì)胞跳動(dòng)的一組圖像生成圖像堆棧,采用Journal擴(kuò)展獲得的功能模塊自動(dòng)分析相鄰兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)圖像的差別,一次來(lái)判定心肌細(xì)胞的跳動(dòng)頻率和幅度,采用功能模塊中的計(jì)數(shù)器自動(dòng)計(jì)算心肌跳動(dòng)的頻率和幅度。在Journal擴(kuò)展的功能模塊中以上功能自動(dòng)完成,并直接報(bào)告心肌細(xì)胞跳動(dòng)頻率和幅度信息
 
心肌跳動(dòng)模式檢測(cè)
我們采用經(jīng)典陽(yáng)性藥物異丙腎上腺素、腎上腺素、咖啡因作為刺激劑,用已知的心肌細(xì)胞抑制劑乙酰膽堿來(lái)進(jìn)行心肌跳動(dòng)模式的檢測(cè)和心肌跳動(dòng)分析模塊的功能。

四種藥物不同濃度作用下心肌細(xì)胞跳動(dòng)頻率的變化。細(xì)胞自發(fā)跳動(dòng)節(jié)律各有不同,通常為20-40次/分鐘。給藥后的5-60分鐘內(nèi),心肌跳動(dòng)頻率穩(wěn)定,因此以上均為給藥后10分鐘檢測(cè)結(jié)果。
小結(jié):
采用的高度靈活的系統(tǒng)能夠?qū)π募〖?xì)胞進(jìn)行自動(dòng)成像,其采用的MetaXpress軟件具有極高的靈活性,其具有的Journal功能能夠根據(jù)圖像和實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行隨意的擴(kuò)展,除了進(jìn)行心肌細(xì)胞生理學(xué)評(píng)價(jià)之外,還能進(jìn)行超過(guò)1000個(gè)功能的擴(kuò)展。
 
 
來(lái)源:美谷分子儀器(上海)有限公司
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