高內(nèi)容成像技術(shù)的進展

與傳統(tǒng)顯微鏡相比，高內(nèi)涵成像系統(tǒng)使研究人員能夠測量更多參數(shù)并提取更多數(shù)據(jù)。高內(nèi)容系統(tǒng)通常分為兩類：用于篩選的系統(tǒng)和用于詳細分析的系統(tǒng)。高內(nèi)涵篩選（HCS）系統(tǒng)提供靈敏的測量和高通量能力 - 并且他們在實驗中檢查盡可能多的樣品。高內(nèi)容分析（HCA）系統(tǒng)可能為了獲得更復(fù)雜，內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)而犧牲一些速度。

許多系統(tǒng)提供明場，寬場，相襯和共焦成像的組合，并且還廣泛使用熒光標(biāo)記進行多路復(fù)用。在這里，我們將討論高內(nèi)容成像系統(tǒng)中工具提供商**近提供的一些產(chǎn)品，以及研究人員對它們進行的各種應(yīng)用。

更多選擇的奢侈品

HCS和HCA系統(tǒng)**近都看到吞吐量上升，幾乎所有系統(tǒng)都與機器人系統(tǒng)兼容，可實現(xiàn)遠程自動化，進一步提高生產(chǎn)率。

隨著自動化提高產(chǎn)量，每天運行的印版數(shù)量并不總是**受關(guān)注的問題。“活細胞成像是人們要求加快的速度，”GE醫(yī)療集團細胞分析全球產(chǎn)品支持負責(zé)人Leanna Ferrand說。GE的系統(tǒng)可以在不到2.5分鐘的時間內(nèi)在96孔板中以每種顏色拍攝兩種顏色的一個圖像 - 這對于篩選來說很快，但是不足以快速捕獲活細胞分析中的動態(tài)過程超過2.5分鐘。該公司的解決方案是在單個井內(nèi)部使用快速成像 - 幾乎就像每個井內(nèi)的時間流逝一樣。“如果這是一個非常動態(tài)的過程，我們可以留在井內(nèi)或重新訪問井，捕捉快速事件，”Ferrand解釋道。

隨著當(dāng)今更多高容量成像系統(tǒng)的出現(xiàn)，科學(xué)家們可以選擇**適合他們需求的模型 - 即使是在一家公司內(nèi)部。例如，賽默飛世爾科技的高含量成像系統(tǒng)的范圍包括篩選的入門級車型  CellInsight™CX5高內(nèi)涵篩選平臺，一個中等水平的系統(tǒng)  CellInsight™CX7高內(nèi)容平臺  和先進的系統(tǒng)，在  ArrayScan™  適用于特殊應(yīng)用的高內(nèi)容平臺，具有模塊化選項，如活細胞室。 

Thermo Fisher的Invitrogen™熒光標(biāo)記等工具也為研究人員提供了豐富的多路復(fù)用選項。實際上，高內(nèi)容成像系統(tǒng)的多路復(fù)用能力在新應(yīng)用中體現(xiàn)出來。“隨著使用CRISPR更多地使用基因組編輯  ，快速，輕松地篩選多種表型效應(yīng)的能力為敲除或敲入實驗提供了快速驗證和反饋，”Thermo Fisher細胞分析**營銷開發(fā)經(jīng)理StepHen Oldfield說。科學(xué)。

3D文化的高內(nèi)容成像

癌癥研究人員越來越多地采用3D細胞培養(yǎng)來研究腫瘤生物學(xué)，高內(nèi)涵成像已經(jīng)發(fā)展到適應(yīng)3D樣本。

來自健康或腫瘤組織的球狀體 - 細胞簇是3D細胞培養(yǎng)的常見類型。GE Healthcare提供改進的3D成像工作流程，改進了用于在成像板中形成球狀體的協(xié)議，并使成像更容易。該公司**近與Nano3D Biosciences合作，促進了球狀體的高內(nèi)容3D成像。例如，Nano3D的技術(shù)將球體定位在每個井的中心，因此在成像時更容易找到它們。

Nano3D的總裁兼**科學(xué)官Glauco Souza表示，Nano3D的技術(shù)能夠以不同的3D圖案和形狀印刷細胞和球體，這對于創(chuàng)建不同細胞類型的共培養(yǎng)**關(guān)重要。例如，該公司可以創(chuàng)建用于劃痕分析的共培養(yǎng)物并實時跟蹤傷口愈合分析。“但是隨后使用[GE Healthcare]的細胞分析儀6000的高分辨率成像  ，你可以通過在測定中添加不同的細胞類型來增加整體復(fù)雜性，”Souza說。“這為許多尚未研究過的新生物學(xué)打開了大門。”

PerkinElmer的Opera pHenix™HCS系統(tǒng)也用于研究球狀體。該公司的Synchrony™光學(xué)設(shè)計優(yōu)化了3D細胞培養(yǎng)的數(shù)據(jù)采集，并通過“仔細控制激發(fā)以消除樣品中不需要的串?dāng)_來提高靈敏度”，PerkinElmer高內(nèi)涵儀器和應(yīng)用主管Jacob TesdORPf說。PerkinElmer**近使用懸滴法擴展了其用于生長球體的HCS微孔板系列，包括PerkinElmer的CellCarrier™SpHeroid ULA板，以及InSphero的GravityPLUS™ULA板和GravityPLUS™懸滴系統(tǒng)。 

易于使用的軟件

由于高內(nèi)容成像會生成大型數(shù)據(jù)文件，因此對數(shù)據(jù)進行采樣，分析，顯示和存儲的軟件**關(guān)重要。許多工具提供商正在創(chuàng)建考慮到研究人員需求的軟件。例如，通用電氣醫(yī)療集團強調(diào)使軟件界面特別直觀且易于使用，可以快速評估某些參數(shù)在數(shù)據(jù)子集上的外觀，以便用戶在分析所有數(shù)據(jù)之前預(yù)覽效果。GE Healthcare將于2016年10月底推出新的圖像分析軟件。

另一個關(guān)鍵軟件功能是數(shù)據(jù)鏈接。GE軟件在數(shù)據(jù)表和其他顯示之間的內(nèi)置鏈接意味著，如果您點擊散點圖的一個點，例如，它將調(diào)出該單元格的圖像，它將突出顯示數(shù)據(jù)表中的該單元格。“你也可以通過選擇一個細胞亞群在人口水平上做到這一點，”費蘭德說。“這使研究人員能夠靈活地查看逐個細胞的問題以及人口問題。”

PerkinElmer提供Columbus™軟件的更新版本（用于大容量圖像存儲和分析）和High Content Profiler™軟件（用于多參數(shù)命中選擇）。“這些**新版本提供了改進的集成，可以直接在High Content Profiler軟件中瀏覽，搜索，下載和匯總Columbus中的內(nèi)容，”TesdORPf說。用戶不再需要為研究人員導(dǎo)入數(shù)據(jù)，導(dǎo)出數(shù)據(jù)或手動合并元數(shù)據(jù)，這意味著節(jié)省時間并減少數(shù)據(jù)傳輸錯誤。

此外，新版PerkinElmer的Harmony®高內(nèi)涵成像和分析軟件具有PrECiScan™智能采集功能，使研究人員能夠更準(zhǔn)確地定位感興趣的物體。“這導(dǎo)致采集和分析時間顯著減少，這對于3D微組織和稀有事件研究特別有價值，”TesdORPf說。

用高內(nèi)容成像對抗寨卡病毒

里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所和D'Or研究與教育研究所的研究人員正在使用PerkinElmer的Operetta®CLS™高含量分析系統(tǒng)來研究寨卡病毒。該系統(tǒng)與公司的Opera Phenix™HCS系統(tǒng)一起，具有“旋轉(zhuǎn)盤共焦光學(xué)系統(tǒng)，有助于消除背景，提供**的圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量，并**大限度地減少活細胞的光毒性和漂白，”TesDOrpf說。

“他們創(chuàng)造了他們所謂的”迷你大腦“來模擬胎兒在不同發(fā)育階段的大腦功能，”他說。此外，根據(jù)TesDOrpf的說法，德克薩斯大學(xué)的科學(xué)家正在使用Opera Phenix™HCS系統(tǒng)來識別可能預(yù)防或治療寨卡病毒感染的FDA批準(zhǔn)的藥物（目前為止已有20多種）。

研究人員使用神經(jīng)球和腦類器官等3D培養(yǎng)物來研究寨卡病毒感染對神經(jīng)發(fā)生和生長的影響。 

“他們創(chuàng)造了他們所謂的”迷你大腦“來模擬胎兒在不同發(fā)育階段的大腦功能，”他說。此外，根據(jù)TesDOrpf的說法，德克薩斯大學(xué)的科學(xué)家正在使用Opera Phenix™HCS系統(tǒng)來識別可能預(yù)防或治療寨卡病毒感染的FDA批準(zhǔn)的藥物（目前為止已有20多種）。

鑒于3D組織成像所帶來的持續(xù)挑戰(zhàn)，毫無疑問，該領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)更多創(chuàng)新。然而，顯而易見的是，我們不需要等待高內(nèi)容成像的好處 - 它已經(jīng)發(fā)生了，它正在快速前進。