斑馬魚是一種廣泛使用于科研與藥物研發(fā)的模型系統(tǒng)，由于其與人類疾病表型的相似性而廣受歡迎。許多基于成像的實驗可用來測定斑馬魚的表型變化，但是圖像的手動采集和分析非常繁瑣且耗時。這些過程的自動化會大大提高通量及數(shù)據(jù)質(zhì)量。在這里，我們展示了Operetta CLS?和Opera Phenix?如何進行高通量的斑馬魚的成像和表型分析、篩選，使您能夠?qū)Ｗ⒂跀?shù)據(jù)評估而不是數(shù)據(jù)生成。

自動檢測高分辨率圖像-輕松鎖定斑馬魚

      用普通顯微鏡對96孔板中的斑馬魚進行定位與成像非常耗時的。Harmony? 高含量分析軟件融合了PreciScan?智能圖像采集工具，集成低倍率預(yù)掃描工作流程，圖像分析，更高的放大倍率重新掃描，可完全實現(xiàn)自動化，以減少采集時間和無效的數(shù)據(jù)量，并顯著加快分析速度。斑馬魚的明場成像，通過PhenoLOGIC? 人工智能使圖像分割變得容易（圖1和圖2）。

通過機器自學(xué)習(xí)在微孔板中自動檢測斑馬魚

通過智能圖像識別提高檢測通量

通過自動水浸鏡頭獲取高分辨率共聚焦圖像

使用Harmony? 成像和分析軟件簡化與流程化圖像分析

圖1：自動定位：使用Harmony中的PhenoLOGIC功能對斑馬魚自動定位。A-5X明場預(yù)掃描。B-PhenoLOGIC經(jīng)過鼠標(biāo)點擊培訓(xùn)區(qū)分魚（綠點）和背景（紅點）C-以PhenoLOGIC為基礎(chǔ)的魚類識別，使用形狀進一步優(yōu)化，過濾去除較小的錯誤識別的地區(qū)。

圖2：PreciScan預(yù)掃描定位下一步高倍鏡掃描的區(qū)域

以20x（1.0 NA水浸鏡頭）掃描預(yù)掃描的定位區(qū)域。Z軸共聚焦50層的Z大投影。700張圖像的采集時間<2分鐘。自動檢測和采集意味著無人值守。

表型的自動量化

分析基因表達模式

圖3：表達CFP，GFP，YFP和mCherry標(biāo)記蛋白的斑馬魚。樣品由維也納CCRI提供。

自動準(zhǔn)確地確定形態(tài)特征

Harmony? 成像與分析軟件可以輕松檢測熒光強度，形態(tài)和紋理的變化。示例（圖4）顯示單個熒光染料可用于識別不同的身體部分。根據(jù)寬度識別頭部與脊柱。等效橢圓用于描述脊柱的形狀并估計其曲率。尾軸（圖5）以類似的方式，自動檢測尾部曲率。

圖4：單一熒光染料，計算確定斑馬魚頭部/尾部比例

圖5：尾軸的自動檢測。

在3D圖像中，依舊看到細節(jié)

Harmony軟件提供了3D圖像的可視化樣品的工具， Opera Phenix和Operetta CLS高內(nèi)涵分析系統(tǒng)提供從1.25x到63x的各種放大倍數(shù)，63x并配備自動水浸鏡頭，提高靈敏度，減少深層樣本成像中的光學(xué)畸變。

圖6：斑馬魚尾部血管3D重構(gòu)

圖7：表達GFP和RFP的個體紅細胞

復(fù)制右邊括號鏈接進行下載該方案完整版資料：（m.sdczts.cn/technology/file_157230.html）

關(guān)于珀金埃爾默：

珀金埃爾默致力于為創(chuàng)建更健康的世界而持續(xù)創(chuàng)新。我們?yōu)樵\斷、生命科學(xué)、食品及應(yīng)用市場推出獨特的解決方案，助力科學(xué)家、研究人員和臨床醫(yī)生解決Z棘手的科學(xué)和YL難題。憑借深厚的市場了解和技術(shù)專長，我們助力客戶更早地獲得更準(zhǔn)確的洞見。在，我們擁有12500名專業(yè)技術(shù)人員，服務(wù)于150多個國家，時刻專注于幫助客戶打造更健康的家庭，改善人類生活質(zhì)量。2018年，珀金埃爾默年營收達到約28億美元，為標(biāo)準(zhǔn)普爾500指數(shù)中的一員，紐交所上市代號1-877-PKI-NYSE。

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細胞成像檢測系統(tǒng)：革新生命科學(xué)研究的關(guān)鍵工具

細胞成像檢測系統(tǒng)是生命科學(xué)領(lǐng)域中的一項重要技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于細胞生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究以及藥物開發(fā)等多個領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進步，細胞成像檢測系統(tǒng)的功能和精度也在不斷提升，使研究人員能夠更深入地觀察細胞內(nèi)部的動態(tài)變化、結(jié)構(gòu)特征以及各種生物學(xué)過程。這些系統(tǒng)不僅幫助科學(xué)家更好地理解細胞行為，還為疾病的早期診斷和方案的制定提供了強有力的支持。本文將詳細介紹細胞成像檢測系統(tǒng)的工作原理、應(yīng)用領(lǐng)域及其對生命科學(xué)研究的重要意義。

細胞成像檢測系統(tǒng)的工作原理

細胞成像檢測系統(tǒng)通過使用顯微技術(shù)，結(jié)合先進的成像設(shè)備，能夠捕捉到細胞內(nèi)部和表面的細節(jié)。常見的技術(shù)包括熒光顯微鏡、共聚焦顯微鏡和電子顯微鏡等。熒光成像技術(shù)利用熒光染料標(biāo)記細胞中的特定分子或結(jié)構(gòu)，能夠清晰地顯示細胞的各種動態(tài)過程，如蛋白質(zhì)的表達、細胞的增殖與死亡等。共聚焦顯微鏡則通過激光掃描技術(shù)獲得高分辨率的細胞圖像，能夠在更高的放大倍率下獲得更細致的觀察結(jié)果。

通過這些成像技術(shù)，細胞成像檢測系統(tǒng)能夠?qū)崟r捕捉細胞在不同生理狀態(tài)下的變化。比如，研究人員可以通過成像觀察癌細胞如何在不同藥物作用下發(fā)生變化，從而幫助篩選出更具的藥物。隨著分辨率和成像速度的不斷提升，現(xiàn)代細胞成像檢測系統(tǒng)能夠獲得更加精確的細胞圖像，甚至可以對活細胞進行長時間的動態(tài)監(jiān)測。

細胞成像檢測系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

細胞成像檢測系統(tǒng)在多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，特別是在生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中。它在細胞生物學(xué)研究中起著至關(guān)重要的作用。通過精確觀察細胞內(nèi)的分子活動，研究人員能夠揭示許多細胞內(nèi)在的生物學(xué)過程，包括蛋白質(zhì)的定位、細胞周期的調(diào)控以及細胞信號傳導(dǎo)等。通過這些研究，科學(xué)家能夠深入了解細胞的基本功能和機制。

細胞成像檢測系統(tǒng)在癌癥研究中的應(yīng)用也尤為突出。通過實時觀察腫瘤細胞的生長和擴散過程，科學(xué)家能夠分析腫瘤細胞與正常細胞的差異，進而尋找新的靶點進行。細胞成像技術(shù)還在藥物篩選中得到了重要應(yīng)用，通過成像系統(tǒng)觀察藥物對細胞的影響，幫助篩選出更具和更安全的藥物。

細胞成像檢測系統(tǒng)的未來發(fā)展

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，細胞成像檢測系統(tǒng)在未來將更加、高效。例如，隨著超分辨率成像技術(shù)的發(fā)展，研究人員將能夠觀察到比以往更細微的細胞結(jié)構(gòu)，甚至可能突破傳統(tǒng)顯微技術(shù)的分辨率極限。自動化和人工智能技術(shù)的結(jié)合也將進一步提高成像效率和分析準(zhǔn)確性，減少人工干預(yù)，使細胞成像檢測更加便捷。

在疾病診斷方面，細胞成像檢測系統(tǒng)的未來也充滿了無限潛力。通過結(jié)合生物標(biāo)志物和成像技術(shù)，研究人員可以實現(xiàn)更早期的疾病診斷，特別是癌癥、神經(jīng)退行性疾病等疾病的早期篩查，從而提高的成功率。

結(jié)論

細胞成像檢測系統(tǒng)作為生命科學(xué)研究中不可或缺的工具，其在細胞生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開發(fā)等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。隨著技術(shù)的不斷進步，細胞成像系統(tǒng)的功能和應(yīng)用場景也將不斷擴展，推動著生命科學(xué)的發(fā)展。對于未來的醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究，細胞成像檢測系統(tǒng)必將繼續(xù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，成為揭示生命奧秘的重要手段。

引言

新陳代謝是生物體內(nèi)進行的化學(xué)變化的總稱，是生物最基本的生命活動過程。細胞從環(huán)境汲取能量、物質(zhì)，在內(nèi)部進行各種化學(xué)變化，維持自身高度復(fù)雜的有序結(jié)構(gòu)，保證生命活動的正常進行。作為細胞的“能量工廠”，線粒體在維持能量穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用，可以調(diào)控蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、溶質(zhì)和代謝物產(chǎn)物的進出，并保護細胞質(zhì)免受有害線粒體產(chǎn)物的影響。線粒體通過不斷的分裂和融合，維持線粒體形態(tài)、分布和數(shù)量，維持細胞穩(wěn)態(tài)，該過程被稱為線粒體動力學(xué)。線粒體自噬是機體清除細胞內(nèi)功能異常的線粒體的過程，是線粒體質(zhì)量控制的主要機制。線粒體動力學(xué)的病理改變可導(dǎo)致生物能量功能受損和線粒體介導(dǎo)的細胞死亡，并與多種病理機制相關(guān)，包括缺血性心肌病，糖尿病，肺動脈高壓，帕金森氏病，亨廷頓氏病，骨骼肌萎縮癥、阿爾茨海默病等。

線粒體大小和形狀取決于它們在細胞內(nèi)的位置以及不同細胞對能量的需求。當(dāng)線粒體發(fā)生損傷時，它的形態(tài)和完整性會發(fā)生改變，如線粒體的數(shù)量、大小、長度和形狀等。線粒體形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的檢測對于了解線粒體的穩(wěn)態(tài)以及功能狀態(tài)有重要意義。

高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)非常適合進行線粒體表型和結(jié)構(gòu)的研究。共聚焦成像和水鏡可以提高成像質(zhì)量并更好地顯示線粒體結(jié)構(gòu)，高內(nèi)涵的圖像分析工具可以幫助科研工作者獲得不同表型的數(shù)字特征，線粒體表型和結(jié)構(gòu)重排的分析模塊可用于線粒體動力學(xué)為基礎(chǔ)的細胞研究。

結(jié)果展示

使用不同濃度的化合物，包括氯喹（抑 制線粒體循環(huán)），魚藤酮（氧化磷酸化抑 制劑）和纈氨霉素（鉀離子載體）處理 PC12（人神經(jīng)母細胞瘤細胞）。將活細胞用線粒體染料 MitoTracker Orange  和 Hoechst 進行染色，利用 ImageXpress Micro Confocal 系統(tǒng)（Molecular Devices）進行成像，使用共聚焦模式和 40X 水鏡拍攝活細胞的圖像，分辨單個線粒體并檢測線粒體形態(tài)變化。使用 MetaXpress 高內(nèi)涵圖像采集和分析軟件中的 Custom Module Editor（自定義模塊編輯器）分析圖像，使用“Granularity”模塊和“Find Fibers”模塊識別圓形顆粒和細長的線粒體（圖 1）。

圖 1 .線粒體形狀的表型分析。

Molecular Devices 高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)適用于各種細胞模型中化合物的藥物開發(fā)或毒性評估。不同化合物處理會導(dǎo)致線粒體形態(tài)變化，膜電位的損失、以及細胞的程序性死亡等。MetaXpress 軟件非常適合進行線粒體形態(tài)的測定，可以定義每個對象的數(shù)量、面積、強度、長度和形狀（表1，2）。使用具有共聚焦模式的 40X 水鏡對細胞進行成像，MetaXpress 自定義模塊編輯器分析圖像（圖 2）。這些檢測結(jié)果可以計算劑量反應(yīng)和各種化合物的有效濃度，以及用數(shù)字來表征線粒體結(jié)構(gòu)動力學(xué)（圖 3）。

圖 2 .化合物對線粒體的作用。使用MitoTracker Orange對線粒體進行染色（ 黃色 ），對照組（A）、纈霉素（B）、魚藤酮（C）。

使用特定濃度的化合物（氯喹，魚藤酮和纈氨霉素）處理 PC12 細胞，對細胞進行染色和成像。通過圖像分析將線粒體結(jié)構(gòu)確定為“纖維”（頂部）或“顆?！保ㄖ胁浚?，底部為線粒體染色后熒光強度的變化。EC50的值取決于四個濃度依賴性復(fù)本和參數(shù)曲線的擬合（圖 3）。

圖 3 .使用氯喹（綠色），魚藤酮（紅色）和纈氨霉素（藍色）處理 PC12 細胞。EC50的值取決于四個濃度依賴性復(fù)本和參數(shù)曲線的擬合。

在分析過程中，我們比較了水鏡和空氣鏡對圖像質(zhì)量和分析的影響。結(jié)果顯示，使用水鏡可以提高圖像質(zhì)量，并且通常會導(dǎo)致 Z' 值增加（ 表 3 ）。圖 4 顯示了使用自定義模塊編輯對線粒體表型進行計數(shù)和分析，以評估線粒體的健康、代謝、循環(huán)、復(fù)合效應(yīng)和疾病狀態(tài)等。并且，自定義模塊編輯可以針對特定的細胞類型或疾病模型進行進一步的調(diào)整和修改。

表 1 .用圖 3 所示的曲線定量 EC50。

表 2 .不同的對照和化合物處理方法的比較。上面四列數(shù)據(jù)分別是對照，10 um 的氯喹，300 nm 的魚藤酮，和 10 nm 的纈氨酸霉素。

表 3 .與空氣鏡相比，水鏡可以提高圖像質(zhì)量，獲得更高的Z’值。

圖 4 .自定義模塊編輯器（CME）。

總結(jié)

Molecular Devices 高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)適用于各種細胞模型中化合物的藥物開發(fā)或毒性評估。使用高內(nèi)涵成像和高級圖像分析的線粒體動力學(xué)分析方法不僅可以量化線粒體的表型變化，而且這種多參數(shù)方法也可用于研究正常和病理結(jié)構(gòu)變化以表征疾病模型或復(fù)合效應(yīng)。

 主要特點 

• 獲得高質(zhì)量的圖像，更好地顯示線粒體形狀和結(jié)構(gòu)的變化

• 以更有效、更精確的方式量化和測量線粒體的表型變化

• 了解疾病的機制并評估各種細胞模型中的化合物毒性

參考文獻：

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PhenoTron?-XYZ植物表型成像分析系統(tǒng)，是易科泰生態(tài)技術(shù)公司基于國際先進光譜成像傳感器技術(shù)和自主研發(fā)的XYZ植物表型自動掃描平臺，設(shè)計生產(chǎn)的一款適用于實驗室或溫室高通量植物表型分析系統(tǒng)：

• 國際知名高光譜成像技術(shù)公司Specim（芬蘭）高光譜成像傳感器

• Thermo-RGB?紅外熱成像與可見光成像融合分析技術(shù)，可實現(xiàn)遙控和在線圖傳

• FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)

• 平臺采用STP（Sensor-To-Plant）技術(shù)和在線視覺監(jiān)控

• 可選配基于蒸滲儀技術(shù)的iPOT數(shù)字化培養(yǎng)盆，全面監(jiān)測重量變化、土壤水分與溫度，及葉片溫度、葉綠素?zé)晒狻⑶o流、光合作用等生理生態(tài)參數(shù)

• 可選配臺面式表型分析平臺，XYZ安裝在樣品平臺上，特別適合實驗室組培苗和種苗表型分析、種質(zhì)資源檢測等

• 應(yīng)用于種苗與組培苗表型檢測、作物表型研究分析、植物生理生態(tài)研究、光合生理研究、種質(zhì)資源檢測、脅迫與抗性評估與篩選等 

自左至右依次為：PhenoTron?-XYZ植物表型成像分析系統(tǒng)（可移動）、臺面式PhenoTron?-XYZ植物表型成像分析系統(tǒng)、綠豆種苗高光譜成像分析（PRI）

主要技術(shù)指標(biāo)：

1)平臺采用STP技術(shù)，嵌入式主控系統(tǒng)，全中文操作界面，觸控屏+PC端GUI軟件雙重控制，可無線控制

2)XYZ三軸全自動運行，精 準(zhǔn)定位掃描成像分析，運行精度1mm

3)支持組合命令，可自定義Protocols，自動執(zhí)行XYZ三軸移動、停止、光源開閉、快門觸發(fā)等

4)支持位置記憶，可一鍵注冊、記錄、保存、讀取XYZ坐標(biāo)信息，自動移動精 準(zhǔn)定位采集Thermo-RGB及FluorCam葉綠素?zé)晒獬上駭?shù)據(jù)

5)機器視覺監(jiān)控：監(jiān)控鏡頭經(jīng)過算法校準(zhǔn)，在線監(jiān)視全域植物狀態(tài)和自動掃描成像，通過注冊XYZ自動定位采集RGB、紅外熱成像、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上駭?shù)據(jù)，并在線監(jiān)控全過程

6)標(biāo)配臺面式XYZ三軸有效行程：X軸80cm，Y軸有效掃描長度180cm，Z軸可升降范圍30cm

7)400-1000nm高光譜成像：

a)光譜通道448，具備MROI功能，根據(jù)需求自由選擇感興趣光譜波段，減少數(shù)據(jù)冗余

b)幀率：330FPS（滿幀），適應(yīng)多種測量場景，尤其對容易擺動的植物，保證最 佳的成像效果

c)光譜分辨率 FWHM：5.5nmd)空間分辨率：1024像素

e)信噪比400:1

f)分析參數(shù)：可成像測量分析作物生化、生理指標(biāo)如葉綠素含量、花青素含量、胡蘿卜素含量、光利用效率、葉綠素?zé)晒庵笖?shù)、健康指數(shù)、覆蓋度等近百種參數(shù)

8)900-1700nm高光譜成像：

a)光譜通道224，具備MROI功能，根據(jù)需求自由選擇感興趣光譜波段，減少數(shù)據(jù)冗余

b)幀率：670FPS（滿幀）

c)光譜分辨率 FWHM：8nmd)空間分辨率：640像素

e)信噪比1000:1f)分析參數(shù)：可成像測量分析NDNI歸一化N指數(shù)、NDWI歸一化水指數(shù)、MSI水分脅迫指數(shù)等

9)SpectrAPP?高光譜成像分析軟件：

a)具備偽彩色/灰度顯示、波段融合、ROI選區(qū)、光譜指數(shù)分析、光譜曲線繪制、光譜特征統(tǒng)計、直方圖統(tǒng)計、結(jié)果圖/表導(dǎo)出等功能

b)可分析NDVI、PRI、DCNI、CRI、ARI、PSRI、NPQI、EVI、HI、WBI等數(shù)十種光譜指數(shù)，可根據(jù)需求定制添加光譜指數(shù)  

左：SpectrAPP?高光譜成像分析，右：綠豆幼苗葉綠素?zé)晒獬上穹治?/p>

10)Thermo-RGB成像：

a)可見光-紅外熱成像雙鏡頭主機，出廠黑體多點校準(zhǔn)并附校準(zhǔn)證書，分辨率640×512像素

b)測量溫度范圍-25℃－150℃，靈敏度0.03℃@30℃，

c)紅外熱成像分析軟件具備調(diào)色板、差值技術(shù)、溫度范圍設(shè)置、等溫線模式、選區(qū)分析、溫度掃描、剖面溫度、時間圖、3D溫度圖、在線報告等功能d)Thermo-RGB?成像融合分析：可進行手動/自動ROI分析；光照/背光葉片長度、寬度、周長、凸包面積、圓度等形態(tài)分析；最 高、最 低、平均溫度、最 大溫差、中位數(shù)等溫度分析；R/G/B、H/S/V、綠視率等顏色分析，具備溫度直方圖統(tǒng)計、路勁分析、溫度轉(zhuǎn)換、圖/表導(dǎo)出等功能e) Thermo-RGB遙控并可在線圖像無線傳輸，實時監(jiān)測RGB及紅外熱成像畫面，測量最 大、最 小、中心點溫度信息等

11)葉綠素?zé)晒獬上瘢?/p>

a)專業(yè)高靈敏度葉綠素?zé)晒獬上馛CD，幀頻50fps，分辨率720×560像素，像素大小8.6×8.3μm

b)3色4組LED激發(fā)光源：620nm脈沖調(diào)制測量光，620nm紅色、5700K白色雙色光化學(xué)光源，735nm遠紅光用于測量Fo’等

c)光化學(xué)光最 大1000μmol.m-2. s-1可調(diào)，飽和脈沖3900μmol.m-2. s-1

d)可自動運行Fv/Fm、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)、熒光淬滅分析、光響應(yīng)曲線等protocols

e)50多個葉綠素?zé)晒庾詣訙y量分析參數(shù)，包括：Fv/Fm、Fv’/Fm’、Y(II)、NPQ、qN、qP、Rfd、ETR等，自動形成葉綠素?zé)晒鈪?shù)圖

f) 自動同步顯示葉綠素?zé)晒鈪?shù)及參數(shù)圖、葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)曲線、葉綠素?zé)晒鈪?shù)頻率直方圖

g) 可通過注冊定位自動精 準(zhǔn)定位運行葉綠素?zé)晒獬上穹治?，單次成像面積35x46mm

h)可對植物葉片、果實等不同組織進行葉綠素?zé)晒獬上穹治?/p>

i) 可選配GFP成像

j) 配備便攜支架和葉夾，方便獨立使用

尊敬的老師：

您好！我們誠摯地邀請您參加 5 月 26 日在上海舉辦的高內(nèi)涵成像技術(shù)與應(yīng)用研討會。本次應(yīng)用研討會旨在與科學(xué)家面對面的交流，分享使用高內(nèi)涵成像和分析技術(shù)的經(jīng)驗，期望為相關(guān)研究領(lǐng)域提供有用的信息，拓展思路。

高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)是一種集高分辨率、自動化、智能化、高通量于一體的通用檢測技術(shù)平臺，其為細胞水平的研究分析提供了高效的解決方案，是創(chuàng)新藥物研究、中藥藥效、腫瘤研究、神經(jīng)生物學(xué)、免疫學(xué)、干細胞研究等領(lǐng)域的重要研究工具。此次會議我們邀請企業(yè)、科研等專家學(xué)者共聚一堂，帶來 ImageXpress 高內(nèi)涵成像分析系統(tǒng)在各研究領(lǐng)域最 新進展和應(yīng)用。

我們期待您的參與，并再次感謝您的關(guān)注和支持！

美谷分子儀器（上海）有限公司

時間

2023 年 5 月 26 日

地點：

上海浦東由由喜來登大酒店（上海市浦東新區(qū)浦建路 38 號）

推薦到達方式：

地鐵 4 號線塘橋站 3 號口右轉(zhuǎn) 20 米

報名方式：

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