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一文读懂|高内涵筛选缘何成为新药研发的宠儿

2023.1.05
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chloe

随遇而安

  众所周知,新药研发的成本日益增高,虽然前期筛选多已采用高通量筛选技术,但其检测模型均建立在单个药物作用靶分子的基础上,在后期临床实验中仍面临很高的失败风险。显微荧光标记、数码影像分析以及图像数据处理技术的快速发展,使以高通量方式对细胞的多个生理环节进行检测成为可能,有力推动了高内涵筛选(High content screening,HCS)技术的进步。本文带您快速了解高内涵筛的前世今生,并介绍主流产品技术,希望在您下次入手高内涵筛选时有所帮助。

高内涵筛选的发展历程

  前世今生

  高通量筛选(High-Throughput Screening,HTS)是20世纪80年代中期产生的为寻找药物先导物针对大量样品进行药理活性评价分析的一种技术手段,在创新药物的研究和开发中发挥了重要作用。HTS以分子或和细胞水平的实验方法为基础,采用不同密度的微孔平板作为实验载体和自动化工具操作实验步骤,通过快速灵敏的检测装置在同一时间内对海量样品进行生物活性测定、采集实验数据和数字化分析处理,并以相应的信息管理软件支持整个系统正常运转的技术体系。HTS的组成包括几大元件:化合物样品库,特异性体外筛选模型,自动化操作系统,高灵敏的检测仪器(如液闪计数器、化学发光检测器、宽谱带分光光度仪和荧光光度仪等),数据处理管理系统。

  虽然由高通量获得的实验结果较为准确,易于评价,但其检测模型均建立在单个药物作用靶分子的基础上,无法全面反映被筛样品的生物活性特征,如化合物对细胞产生的多种特异效应包括毒性作用。传统的毒性研究方法涉及筛选大型文库以寻找潜在的候选药物,成本高昂,资源消耗,成功率低。显微荧光标记、数码影像分析以及图像数据处理技术的快速发展,使以高通量方式对细胞的多个生理环节进行检测成为可能,制药公司正在采用着高内涵筛选(HCS)解决方案来测试化学品和复杂物质的潜在毒性,以通过减少时间、降低成本来改善体外毒性测试。此后,高内涵筛选还广泛应用于临床前药物发现的各个阶段,如靶点的确认、化合物初筛和复筛、先导物的发现和优化、靶标化合物毒性评价等。除了早期药物发现,HCS还对系统细胞生物学基础研究产生重要影响,并有望在个性化医疗中发挥作用。

  高内涵筛选又被称为细胞组学(cellomics)。1996年,Cellomics公司(2005年被Fisher收购,现隶属赛默飞)在美国宾夕法尼亚州匹兹堡成立,利用卡内基梅隆大学的技术生产用于药物发现应用的仪器,软件和试剂,并推出第一台专用于高内涵筛选的仪器ArrayScan HCS Reader,采用白色连续光源、多通道滤光片和CCD照相机。

  PerkinElmer自1993年起就和 Novartis 以及 GSK 合作以药物筛选目的研发高内涵筛选系统;2003年,推出了业内首台高内涵转盘共聚焦系统 Opera QEHS 系统。

  2004年,MDS Analytical Technologies (美谷分子)收购位于加州的 Axon Instruments,该公司于2003年推出ImageXpress 5000A自动细胞成像和分析系统。2008年MDS又收购加州Blue technologies公司,后者于2005年推出 IsoCyte台式激光扫描细胞仪;MDS在原有细胞成像产品线基础上,发展出更完整的高内涵筛选解决方案。

  日本横河电机(Yokogawa)CSU(共聚焦扫描单元)系列产品在全球已安装超3,500台;2009年发布了CellVoyager CV6000高内涵成像分析系统。

  根据通量不同,高内涵筛选和高内涵成像略有区别,通用电气医疗集团(GE Healthcare,现为Cytiva)曾推出IN Cell Analyzer 2000/6000高内涵细胞成像分析系统,2000型采用金属卤素为荧光光源,6000型采用高质量激光光源的激光共聚焦,2017年更新为HS型,但其和美谷分子同属丹纳赫集团,后停产。此外,伯腾(BioTek)的Cytation系列(Cytation 5、Cytation 7、Cytation C10)也具有高内涵成像的功能,主要特点是酶标仪和细胞成像相结合,一次实验提供多种信息。

高内涵筛选的定义和原理

  高内涵筛选技术(High Content Screening,HCS)是指在保持细胞结构和功能完整性的前提下,同时检测被筛样品对细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导各个环节的影响,在单一实验中获取大量与基因、蛋白及其他细胞成分相关的信息,确定其生物活性和潜在毒性的过程。HCS运用高分辨率的荧光数码影像系统,多种荧光标记物标记细胞,自动化地对细胞内多靶点的复杂表型(phenotype)进行筛选。

  比较而言,高通量药物筛选(HTS)结果是单一的,而高内涵筛选(HCS)的筛选结果是多样化的,它以多指标多靶点共同作用为主要特点,涉及的靶点包括胞内成分、细胞的膜受体、细胞器等。从筛选载体上看,HTS和HCS并没有显著的区别,均在微孔板上进行,目前使用较多的是96孔微板。HCS的优点是:其检测体积并未因检测指标增加而增高,操作步骤同样简单可行、自动化。更重要的是,HCS获取信息以细胞为单位,而不是以微板孔为单位,这就意味着研究者可以从细胞群体中的各种反应获取信息,而不是像以前那样,信息仅仅来源于一个微板孔中的所有细胞的平均反应。

  HCS系统的组成

  HCS是由样品制备、自动化分析设备、数据处理软件、配套检测试剂、信息学等多方面技术整和的结果,特别是电子荧光显微镜和荧光试剂对HCS方法的建立起到重要作用。HCS系统主要组成部分是:荧光显微系统、自动化荧光图像获取系统、检测仪器、图像处理分析软件、结果分析和数据管理系统和其它。

  HCS与其它系统的区别

  从功能来看,高内涵筛选和酶标仪、荧光显微镜(包括Confocal)和流式细胞仪的区别如下:

功能自动数据获取自动数据分析单细胞分析多参数检测贴壁细胞悬浮细胞空间信息形态学
酶标仪    
荧光/共聚焦显微镜  
流式细胞   
高内涵筛选


  HCS与激光共聚焦显微镜的比较

  共聚焦显微镜进行的是定性研究;HCS在获取类似共聚焦图片质量的同时,还可进行在线的数据分析,是定性与定量的结果;HCS可用于大规模、高通量的药物筛选;HCS对样品的要求不高,在实验室现有的细胞荧光实验基础上,就可以展开实验;共聚焦对于样品的要求极高,达不到要求根本获得不到高质量的图片;HCS只需要普通的多孔板就可以扫描,而共聚焦需要使用玻璃板,成本高;HCS可以进行长期的实验观察;共聚焦的激光光源对于细胞有极大的损伤。

  HCS与传统图像分析系统的比较

  1)成像速度:筛选即指高通量,如HCS硬件结构上常配备磁悬浮技术的载物台(Stage)和高速滤光片切换组件,可实现高速多样品成像,拿96孔板双荧光染色细胞样品为例,高内涵系统可以在3分钟以内完成;显微镜系统通常需要20分钟以上。

  2)图像分析:HCS可获得批量图片和大量数据,HCS标配软件通常能提取样品中每个细胞的量化信息,每张图像可获取上万条参数;而显微镜系统常只获得少量图像,需要额外搭配软件来实现图像分析。传统荧光显微镜需要一个定标校准的步骤,否则荧光强度的分析就很不准确,不能被国际认可,在数据分析上有很大的缺陷;而HCS的光路系统是一个封闭的系统,已经经过了严格的定标校准过程,得出的图像数据分析是被国际认可的,很多顶级杂志(如Science、Nature、Cell)都认可HCS的数据分析。

  3)自动化:HCS系统通常所有功能都使用软件控制,样品切换、对焦、荧光波长切换,包括数据分析都由软件自动化按预设流程进行,实验中无需人为操作;而显微镜通常部分功能需要手动控制。

  4)外观和构造:HCS通常为封闭式,主要结构封闭在仪器箱体内,显微镜通常是开放式的,部分结构暴露在外。HCS通常没有目镜结构,图像由相机捕捉,在屏幕上观察;大量常规显微镜具有目镜结构,可直接用肉眼观察。

  HCS与流式细胞仪的比较

  流式细胞仪不可能观察每个细胞的形态,也不可能得到每个细胞在不同荧光通道的图片;而HCS可以观察 每一个细胞的形态,得到相应的图片,并可根据所获取的图片,对大量的细胞进行分析,也可以得到类似流式细胞仪分析的直方图和象限图。

  流式细胞仪不可能观察贴壁细胞,每次检测需要把细胞消化下来,对细胞的生命活动有一定的影响,不可避免地损失了某些细胞生命活动的真实数据。

  流式细胞仪不可能进行活细胞的动态观察,HCS配有活细胞工作站(可以培养72h以上),可以进行动态观察,拍摄相应的录像;并可选配GFP标记的融合蛋白稳定转染的细胞株,加入外界刺激后,在HCS中进行动态观察。HCS可以进行高达8个通道的检测,而流式细胞仪最多进行4个通道。

  HCS实验流程

  HCS实验流程包括细胞培养、样品制备和暴露、图像获取、图像分析和数据挖掘5个部分,同时,基于高性能工作站和服务器建立起来的数据库系统对于HCS数据的存储和调用分析也至关重要。

  样品制备和暴露

  在大规模高通量的HCS中,样品制备和暴露更依赖于自动化的液体处理设备,尽管当前自动化液体处理设备价格较高,但其引入使得实验的整体精度、重复性和可靠性被极大增强,并满足了大部分液体处理的需要。

  图像获取

  随着近几年显微镜领域的发展,HCS设备已日趋成熟,主要在检测速度、图像质量、共聚焦和厚组织扫描这4个方面有了极大的进步。高速转盘的应用使得HCS设备能够在短时间内扫描多通道的荧光信号,降低了检测环境对细胞的影响。新型的HCS设备已采用了基于新一代CMOS图像传感器(CIS)设计的科学级CMOS(sCMOS)。相比于传统的CCD图像传感器,sCMOS不仅能以4倍的视场范围在短时间内完成高质量的图像扫描,更能细致地展现细胞内微观结构。光路系统的改进也增强了HCS设备共聚焦能力,满足了以三维细胞培养为概念的一些新的细胞及组织培养技术的发展要求。

  图像分析与数据挖掘

  图像分析的主要目的是对每个细胞都进行定量化分析,主要包括:(1) 细胞及细胞内结构定位;(2) 细胞结构分割;(3)线性结构提取(针对神经细胞的神经突);(4) 细胞追踪(针对活细胞检测);(5)特征提取共5个部分。经过图像分析,得到了与图像信息关联的单细胞特征,包括了荧光强度、形态、表面纹理(texture)和位置等多维数据。将多维数据正态化后再对其进行数据挖掘,最广泛的应用是聚类和分类算法,目的是将不同处理下所呈现不同表型特征的细胞归入所属类型,例如根据DNA含量与细胞形态对处于不同细胞周期下的细胞进行划分。

  生物数据库系统

  一个HCS平台每年数据产出量在500 GB~6 TB左右。如此高的数据产出,不仅要求在数据分析过程中采用并行甚至集群计算,数据的储存和调用也依赖于服务器。

高内涵筛选工作流程

遍地开花 高内涵筛选应用正当时

  高内涵筛选技术已成为基于细胞的药物筛选靶点优化、二次筛选、先导化合物的确立以及药物结构和功能关系研究的重要手段,对制药业的临床前药物表征非常有用。

  高内涵筛选以多指标多靶点共同作用的主要特点,通过同步应用报告基因、荧光标记、酶学反应和细胞可视化等检测技术,适用于多种多样的细胞功能方面应用,例如细胞毒性、G蛋白偶联受体调节剂、转录因子的活化、活性物质释放等。这使得研究人员能够在新药研究的早期阶段就获得活性化合物对细胞产生的多重效应的详细数据,从而显著提高发现先导化合物的速率。

  越来越多的科研人员将高内涵筛选作为研究工具应用于细胞信号通路、肿瘤学、神经生物学、体外毒理学、靶点验证等生命科学的领域中,如Nelson等人运用时间分辨荧光测定、显微共聚焦检测和报告基因等方法在单孔中动态研究了多肽对IL-4/STAT6信号转导途径的作用,并成功地应用于新药筛选。

组合药物高通量筛选体外模式

  高内涵筛选技术可应用于细胞毒性检测、人胚胎干细胞研究、抗肿瘤药物研发等,甚至能与药物开发等各种其他应用相结合。例如与化学遗传学相结合用于生物系统的研究;该技术还能用于药物发现、毒性和吸收、分布、代谢和排泄评价的各个方面。在药物研发的过程中,理解环境诱发因素如何触发一个特定的生物级联反应是找到有效治疗方法的关键。因此,在细胞信号通路的研究方面,通过高内涵筛选技术的研究层出不穷。

  肿瘤研究领域中,如在血管生成方面,高内涵筛选技术已经成为一项常规操作,在微孔板中,通过刺激内皮细胞,使其经历向生成血管的状态转化。

  神经生物学领域,由于成像技术在神经细胞形态的量化方面具有非常大的潜力,高内涵筛选技术很早就用于监测神经轴突生长。不管是对潜在的基本生物学原理的研究、还是建立新模型、或是为了治疗干预而进行的药物分子筛选,高内涵筛选技术在多种神经疾病状态的研究中已被广泛应用。

  在干细胞研究领域,高内涵筛选技术已被用于帮助鉴定与干细胞自我更新和分化相关的调节系统,主要是通过胚胎干细胞或从成年人组织衍生出的细胞系中的多能性标记物(例如,Oct-4)进行量化检测。

  除此之外,不断增加的生物技术研究和药物开发活动也为高内涵筛选技术应用创造了巨大的增长机会。几种具有不同症状的传染病发病率的增加,也增加了对新疗法的需求。因此,这使得通过生物技术和药物研发来寻找新的候选药物的活动增加。而成像技术在药物发现和研究中发挥着巨大作用。

降本增效推动高内涵筛选市场高速发展

  据Market Research,2020年全球HCS市场8.856 亿美元,到 2027 年将达到 16 亿美元,年复合增长率为8.9%。仪器为4.108亿美元,年复合增长率为9.1%,到2027年将达7.558亿美元;消耗品年复合增长率为8%;软件年复合增长率为10%。美国HCS市场最大,2020年为2.395亿美元,年复合增长率最高的是中国为11.8%,2020年中国HCS市场为1.534亿美元,到2027年将达3.348亿美元。

  HCS高增长的主要驱动因素来源于制药研发中需要成本控制。根据加州生物医学研究协会(CBRA)的数据,从研究实验室到患者用药,药物上市的平均时间需要12年,其中仅毒理学研究就需要1-6年。此外,在开始临床前测试的药物中,5000个中仅有5个能够进入人体测试,在这5个中,只有一个被批准用于人类。2016年3月发表在《卫生经济学杂志》上的塔夫茨药物开发研究中心(美国)报告估计,开发和获得新药上市批准的平均成本为25.6亿美元。药物开发的高成本和长持续时间迫使制药公司修改其研发支出。传统的毒性研究方法涉及筛选大型文库以寻找潜在的候选药物。这种方法成本高昂,资源消耗,成功率低。因此,制药公司正在采用HCS解决方案来测试化学品和复杂物质的潜在毒性,以通过减少时间、降低成本来改善体外毒性测试。这推动了高内涵筛选市场的增长,预计将在预测期内成为该市场的主要驱动力。

  HCS的终端用户包括:制药和生物技术公司;学术和政府机构;合同研究组织CRO。HCS用于药物发现过程的几个阶段,包括一级和二级筛选,靶标鉴定和验证以及毒性研究。由于HCS对外包服务提供商的需求不断增长,越来越多的CRO提供HCS服务。

主流厂家新品和代表产品

  HCS综合了自动化液体处理,多孔板,共聚焦/宽场荧光成像,图像识别和数据处理技术,因此供应商多具有多孔板检测(酶标仪)技术,还有一部分来自于具有成像技术的厂商。

  笔者统计了近几年HCS厂家推出的高内涵筛选(成像)系统,见下表:

厂商型号类型特点上市时间
珀金埃尔默Opera Phenix Plus共聚焦HCS
用于当今最具挑战的HCS的高级共聚焦解决方案2020年
Operetta CLS8色固态LED,全自动水镜,转盘共聚焦,大幅sCMOS相机2016年1月
美谷分子ImageXpress Confocal HT.ai 共聚焦HCS智能化,8通道7色激光,穿透更深组织,sCMOS,自动化水镜 2021年3月
ImageXpress Micro Confocal 转盘共聚焦技术,磁悬浮,sCMOS2015年9月,2019年更新
ImageXpress Micro 4 宽场HCS第四代成像,sCMOS,磁悬浮,专用相差物镜2016年4月
ImageXpress Nano高内涵成像HCI大视野成像,磁悬浮,激光硬件自动聚焦,实时图像分析系统2017年6月
赛默飞CellInsight CX7 Pro LZR 共聚焦HCS从简单单层到厚球状体样品,出版质量成像2022年1月
CellInsight CX7 Pro 集成LED系统,全面筛选和分析功能2022年1月
CellInsight CX5 宽场HCS紧凑型台式,采用透射光无需受荧光染料限制,提供五种多色波长,功能可扩展2015年3月
安捷伦BioTekCytation 7宽场HCS数字化的正置和倒置显微成像技术与传统的多模式微孔板检测技术结合于一体2020年4月
Cytation C10 共聚焦HCS和多功能微孔板转盘共聚焦显微镜,同时整合多功能微孔板检测系统2021年2月
奥林巴斯scanR共聚焦HCS模块化显微镜,转盘共聚焦,机器人装载、孵育系统,TIRF和FRAP系统,scanR AI深度学习解决方案2019年7月
横河电机CellVoyager CV8000共聚焦HCS高速共焦扫描仪、水浸式镜头、多达四个高视角相机、带有细胞培养环境的显微镜台和集成机器人移液器相结合2017年9月
徕卡Leica HCS A共聚焦HCS高分辨率点扫描共聚焦或AF6000宽场系统与智能化软件结合, 首次在研究级显微镜上实现HCS2011年


  珀金埃尔默PerkinElmer

  PerkinElmer自1993年起就和 Novartis 以及 GSK 合作以药物筛选目的研发高内涵筛选系统。2003年,推出了业内首台高内涵转盘共聚焦系统 Opera QEHS 系统。2008年随着系统生物学研究的进一步要求和大数据时代的来临,推出了专为生物学家量身打造的高内涵系统 Operetta 和软件 Harmony。为了满足科研工作者对高内涵更复杂细胞模型的成像分析需求,先后于2014和2016年推出Opera Phenix 和 Operetta CLS,融合了多项突破性专利技术,使得高内涵技术整体水平提升了10年。2020年推出Opera Phenix Plus高内涵筛选系统。

珀金埃尔默Opera Phenix Plus高内涵筛选系统

  2020年,推出Opera Phenix Plus高内涵筛选系统,是用于当今最具挑战的高内涵应用的高级共聚焦解决方案。在业内领先的Opera®和Opera® Phenix系统十多年应用经验的基础上,Opera Phenix Plus系统设计用于高通量高内涵试验、表型筛选、使用复杂疾病模型的试验(如活细胞、原代细胞和微组织)以及快速动力学试验(如Ca2+流试验)。

  其特点为:采用创新光学设计,通过极其灵敏的共聚焦成像与同步采集,在前所未有的高通量下提供丰富的信息。专有Synchrony Optics将微透镜增强型Nipkow转盘与双光路共聚焦光学元件相结合,在同步采集的过程中分离荧光激发与发射光,最大化减少染料间串扰-提供更高的速度与灵敏度。最多四台大画幅sCMOS相机在四个通道中同步采集。定制的高清晰全自动水镜系统可采集更多图像,在样品较厚时,仍可提供较高的图像分辨率。可选择单相机、双相机或四相机配置以及选择搭配四个固态激光器或针对FRET应用优化的五激光器系统。成像帧频最高可达100fps,适用于测定心肌细胞收缩频率的试验(常见于心脏毒性研究)。此外,凭借高成像帧频与选配移液器模块,该系统能够轻松完成细胞在几毫秒到几秒之间发生的快速反应的检测试验,尤其是钙流试验。液体处理工作站与明场成像相容,可搭配高内涵筛选模块(如384孔微孔板和用于3D模型成像的CellCarrier Spheroid ULA板),可与Cell::explorer自动化平台整合成为全自动细胞和高内涵筛选系统。

珀金埃尔默Operetta CLS高内涵筛选系统

  2016年推出Operetta CLS高内涵筛选系统,将高速和高灵敏度与客户认可的Operetta平台强大而直观的数据分析功能相结合,能帮助用户发现并定量细微的细胞表型改变。 同时,该系统与易学易用的Harmony®高内涵成像和分析软件相结合,满足用户对常规和复杂的高内涵分析的一切需求。

  其特点为:高能、长寿命8色高内涵固态LED光源,专利全自动水镜系统,转盘共聚焦提供快速、低光毒性的共聚焦成像,并提供活细胞在线实时检测以及三维扫描检测功能。大幅sCMOS相机,用户友好的编码型滤光片。三种配置分别为:Operetta CLS™ Quattro四色LED以及宽场荧光;Operetta CLS™ FLEX八色LED、共聚焦及宽场荧光成像;Operetta CLS™ LIVE:在FLEX型号基础上,配置活细胞气体控制与温度控制以及低光毒性、高分辨率、高荧光亮度的水镜头系统。

  美谷分子MDS

  2004年,MDS Analytical Technologies (美谷分子)收购位于加州的 Axon Instruments,该公司于2003年推出ImageXpress 5000A自动细胞成像和分析系统。2008年MDS又收购加州Blue technologies公司,后者于2005年推出 IsoCyte台式激光扫描细胞仪;MDS在原有细胞成像产品线基础上,发展出更完整的高内涵筛选解决方案。

美谷分子ImageXpress Confocal HT.ai 智能化共聚焦高内涵成像分析系统

  2021年3月,美谷分子发布ImageXpress Confocal HT.ai 智能化共聚焦高内涵成像分析系统,采用具有 8 个成像通道的 7 色激光光源,实现高扩展性的多通道成像分析,同时通过缩短曝光时间保持高通量。可选超过 25 种物镜使样品适用性更广。AgileOptix转盘共聚焦技术消除失焦光线的干扰,使组织穿透更深;4倍信号增强的自动化水镜提高图像分辨率并将像差最小化,方便更深入地看到厚样品。MetaXpress® 软件和 IN Carta ™ 软件的强大组合简化了高级表型分类和 3D 图像分析的工作流程,具有机器学习能力和直观的用户界面。更简便的3D模型检测,穿透更厚样品,支持亚细胞到整体组织水平的成像分析,可用于准确监测类器官生长和细胞动力学。湿度、CO2 水平,以及温度调控的环境控制模块可保持细胞的活力状态,以进行从几分钟到几天不等的延时实验。

美谷分子ImageXpress Micro Confocal 共聚焦高内涵成像系统

  2015年推出的ImageXpress Micro Confocal 共聚焦高内涵成像系统功能极为灵活,将采集速度、敏感性和操作灵活性有机结合在一起,实验人员可以轻易地观测复杂的3D 模型,如3D细胞球、组织乃至小型模式生物整体;可自动且迅速地从1-1536微孔板或者组织切片的样本中轻易得到发表级高质量图像。2019年10月在ImageXpress Micro基础上又推出“三大法宝”: 高达4倍信号增强的水浸物镜;5或8通道高强度激光光源;适用于深层组织穿透的共焦盘转盘,对3D模型或深层组织可进行更高质量、更高效率的成像和分析。

美谷分子ImageXpress Micro 4 宽场高内涵成像分析系统

  2016年推出的ImageXpress Micro 4 宽场高内涵成像分析系统采用第四代成像技术。新颖灵活的设计,极快的拍摄和分析速度适用于各类高通量实验;具备可现场升级的共聚焦成像系统;联合使用 MetaXpress 系列高内涵图像获取和分析软件。5通道光源,多种选项可覆盖荧光到近红外区,物镜范围广(可配1x到100x),10X物镜下视野面积为1.97mm2的大视野成像,>3log的动态范围,可选配环境控制组件、透射光/相差组件和移液器组件。

  赛默飞

  1996年,Cellomics公司推出全球第一台专用于高内涵筛选的仪器ArrayScan HCS Reader,该公司于2005年被Fisher收购,现隶属赛默飞。2011年赛默飞推出ArrayScan Infinity 高内涵分析仪;2014年推出CellInsight CX5。

赛默飞CellInsight CX7 Pro LZR HCS 平台

  在前代基础上,2022年1月,赛默飞发布CellInsight CX7 Pro LZR平台,无缝集成激光光源荧光、一体式 Nipkow 旋转盘共焦的先进筛选技术,可为从简单单层到厚球状体样品的各种样品提供出版级质量的图像。可在一个试验内选择宽场、共焦或亮场自动成像模式;从紫外到近红外荧光和多色亮场成像,提供多达12种颜色(7色激光+5色明场)的灵活成像模式;配置新一代sCMOS。

  双模式软件和激光自动聚焦方法使该平台可用于从简单到复杂的多种模型。即时表型功能支持同步图像采集和分析,可用于实时多重细胞计数测定。选配的Amira 软件支持对从神经元内 3D 形态追踪到肿瘤内免疫和癌症细胞同时定位的最复杂研究模型进行 3D 分析,从而可支持下一代转化研究。

  同期升级的还有CellInsight CX7 Pro 高内涵筛选平台,与CX7 Pro LZR在宽场成像使用7色激光器激发、更适合厚样本分析不同,CX7 Pro在宽场用7色LED光源激发,适用于生物学研究的多维度检测分析,包括延时成像和活细胞成像分析。

  奥林巴斯/仪景通

仪景通/奥林巴斯scanR生命科学模块化高内涵筛选工作站

  2019年,奥林巴斯/仪景通发布了拥有人工智能 AI-深度学习(Deep Learning)功能的高内涵系统 scanR。scanR将基于显微镜设置的模块化、灵活性,并与高内涵应用程序的自动化、高速度、高通量和高重复性结合起来,相当于一个『自学习显微镜』系统,这样可很容易从大量活细胞群体中快速收集数据,从而获得真实可靠的实验结果。scanR的模块化设计非常适合标准分析和分析开发,可适用于研发应用或多用户环境。标准配置高端显微镜IX83和最多6个独立的LED通道;可搭载转盘共聚焦系统,兼容配备Yokogawa CSU-W1转盘单元的奥林巴斯IXplore SpinSR超分辨率显微镜系统;可选配机器人装载系统,孵育系统,TIRF和FRAP系统。

  安捷伦

  2013 年,安捷伦BioTek 推出Cytation 3多模式细胞微孔板检测仪,率先开发了将微孔板检测与活细胞表型分析相结合的检测模式,这是实现高内涵成像的另一种方式,此后还推出Cytation 5、Cytation 7,并最新推出Cytation C10。

  Cytation 细胞成像多功能微孔板检测仪,创新性地将传统的微孔板检测与高通量全自动数字显微成像相结合,支持各种生物化学和成像应用的自动化工作流程,并提供将标准微孔板检测输出数据与通过成像收集的表型细胞信息进行相互验证的能力。之前,以细胞为模型进行生命科学或者基础医学研究,不同的数据层次需要借助不同的技术手段来实现,比如生化分析和分子检测需要酶标仪的检测功能,表型分析和表达定位需要借助细胞成像的分析方法。

安捷伦BioTek Cytation 7 细胞成像多功能检测系统

  2020年推出的Cytation 7 细胞成像多功能检测系统具有独特的专利设计,它将数字化的正置和倒置显微成像技术与传统的多模式微孔板检测技术结合于一体,支持透射光成像模式和反射光成像模式,集高通量、自动化、多模式为一套系统中,全功能酶标检测模块采用第四代光栅技术,满足吸收光、荧光、发光检测需求,可调带宽功能可以兼顾不同荧光染料的灵敏度和特异性。Cytation 7进一步拓宽了Cytation系列产品在细胞成像领域的应用范围,为生命科学领域提供有力的研究工具。

安捷伦BioTek Cytation C10 活细胞共聚焦成像分析系统

  2021年推出的BioTek Cytation C10增加了可以实现活细胞检测的激光共聚焦平台,并且可以实现宽场成像和激光共聚焦同时成像功能,在一台仪器中可以实现成像和酶标定量检测。Cytation C10 的专有设计为许多样品类型提供了出色的分辨率和光学层切能力,包括宽场荧光、明场和相差光学模块。sCMOS、奥林巴斯物镜、激光照明、自主研制的转盘共聚焦模块可提供高质量的图像。可配置BioStack全自动储板器、气体控制装置、双自动进样器。

  徕卡

徕卡HCS A高内涵自动筛选

  徕卡HCS A高内涵自动筛选可以选择不同的共聚焦显微镜用于HCS A,例如徕卡宽带共聚焦系统TCS SP5,可以观察微观到宏观样品的TCS LSI,以及简便耐用的TCS SPE。整合的AF6000宽场系统与全新的CCD和EM CCD相机配合,提供全自动筛选功能。该产品可以为单个实验提供高度的灵活性和真实的图像,并确保高通量研究所需的自由度。

  横河电机/Yokogawa

  日本横河电机(Yokogawa)CSU(共聚焦扫描单元)系列产品在全球已安装超3,500台;2009年推出CellVoyager CV6000高内涵成像分析系统,2011年推出CellVoyager CV7000;2014年推出CellVoyager CQ1;2017年推出CellVoyager CV8000。

横河电机CellVoyager CV8000双转盘式共聚焦高内涵分析系统

  CellVoyager CV8000是先进的高内涵筛选系统。改进的内置培养箱可以让客户分析长期的活细胞反应。凭借其可扩展性、4个摄像机、5个激光器和可选的内置移液器,该系统允许日益复杂的分析开发和高内涵筛选。

  通过将横河专有的高速共焦扫描仪、水浸式镜头、多达四个高视角相机、带有细胞培养环境的显微镜台和集成机器人移液器相结合,CV8000不仅实现了高内涵、高分辨率成像,还可以通过更复杂的评估系统进行表型筛选。CellPathfinder专业分析软件 使用深度学习和机器学习来高精度识别目标对象,支持客户从图像分析到使用图表显示结果。

文章提到仪器

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