高內(nèi)涵細(xì)胞成像分析技術(shù)的優(yōu)勢與應(yīng)用

高內(nèi)涵技術(shù)優(yōu)勢

高內(nèi)涵細(xì)胞成像分析系統(tǒng)由三個部分組成：全自動高速顯微成像，全自動圖像分析和數(shù)據(jù)管理。全自動高速顯微成像在短時間內(nèi)生成大量的圖像，全自動圖像分析從這些圖像中提取大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理軟件負(fù)責(zé)建檔存儲、注釋比較、檢索分享這些圖像和數(shù)據(jù)。

　　高內(nèi)涵，意味著豐富的信息。這些信息包括：單個細(xì)胞圖像和各項指標(biāo)，細(xì)胞群體的統(tǒng)計分析結(jié)果，細(xì)胞數(shù)量和形態(tài)的改變，亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化，熒光信號隨時間的變化，熒光信號空間分布的改變等等。人們往往因為特定的問題去設(shè)計實驗，在圖像中找到答案的同時，其他的信息會帶來意外的新發(fā)現(xiàn)。

　　科學(xué)論文中單張的熒光顯微圖像通常顯示的是陽性目標(biāo)的有或無，強或弱，是定性分析。高內(nèi)涵技術(shù)的研究對象不是一個或少數(shù)細(xì)胞，而是對大量細(xì)胞的同時觀察和分析，從大量圖像中得到細(xì)胞群體的定量統(tǒng)計結(jié)果，結(jié)論更有科學(xué)說服力。因為分析的對象是完整的細(xì)胞，在一個實驗中可以同時使用多種熒光探針，大量細(xì)胞的多參數(shù)同時分析可以對復(fù)雜的細(xì)胞學(xué)機理和相互作用有更深入的理解。

　　高內(nèi)涵技術(shù)實現(xiàn)了高速顯微成像，以前耗時費力的工作瞬間完成，綜合海量信息更快做出決策。在藥物靶標(biāo)的確認(rèn)，化合物的藥理和毒性篩選中HCA優(yōu)勢明顯，對于復(fù)雜細(xì)胞學(xué)機理的研究，HCA所提供的有價值的信息可以幫助研究人員在日益激烈的科研競賽中勝出。

　　高內(nèi)涵技術(shù)消除了人為偏差，人會選擇比較好的細(xì)胞來拍攝和分析，而機器是客觀的，所有樣品的成像分析條件是完全相同的。

高內(nèi)涵技術(shù)應(yīng)用

　　高內(nèi)涵技術(shù)最初應(yīng)用于藥物篩選，隨著技術(shù)的進步和發(fā)展，近年來在生命科學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用，包括細(xì)胞信號通路，腫瘤學(xué)，神經(jīng)生物學(xué)，免疫學(xué)，傳染病學(xué)，干細(xì)胞的研究等等。HCA提供的信息不可能從傳統(tǒng)方法中獲得，很多實驗用高內(nèi)涵平臺來完成，比現(xiàn)有的方法更靈敏，通量更高，成本更低，結(jié)果更準(zhǔn)確和可靠。

　　RNAi技術(shù)可以特異性剔除或關(guān)閉特定基因的表達(dá)，所以該技術(shù)已被廣泛用于探索基因功能，進入生物科學(xué)許多領(lǐng)域，成為一種主要的生物學(xué)研究工具。很多文獻報道了使用高內(nèi)涵平臺高通量分析細(xì)胞表型變化進行RNAi篩選找到靶基因，IN Cell用戶發(fā)表了將近30篇此類論文。

　　斑馬魚作為模式生物用于遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)研究，也廣泛應(yīng)用于藥物篩選，建立了很多人類重大疾病斑馬魚模型，如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腫瘤血管生成、先天性心臟病。斑馬魚胚胎是透明的，無需固定就可以在顯微鏡下觀察，體積小可以培養(yǎng)在96或384孔板中，方便施加各種條件進行高通量篩選。IN Cell 2000大芯片CCD相機和2×物鏡結(jié)合使用時，可以對96孔板整孔成像，特別適合對斑馬魚胚胎的觀察，短時間內(nèi)可以獲得大量活體斑馬魚胚胎圖像，IN Cell Investigator圖像分析軟件的Zebra Fish模塊可以對這些圖像進行自動分析。浙江大學(xué)X.Xu等的文章發(fā)表在J Neurosci Methods. 2011 Sep 15;200(2):229-36。

96孔單孔

斑馬魚胚胎各個器官數(shù)字分析