6月25日，在太平洋彼岸，由Nature主辦珀金埃爾默協(xié)辦的網(wǎng)絡(luò)直播中，多倫多大學(xué)的David Andrews博

士[1] 和來自悉尼大學(xué)的Elizabeth New博士[2] 結(jié)合珀金埃爾默解決方案，向我們展示單細(xì)胞水平分析推動(dòng)下的前沿癌癥研究。大家可以在微信文末獲得完整視頻的鏈接，同時(shí)我們特意做了視頻的漢化，并提供雙語字幕，讓大家的學(xué)習(xí)更加輕松有效。

高內(nèi)涵應(yīng)用的臨床轉(zhuǎn)化

David Andrews博士關(guān)注高內(nèi)涵應(yīng)用的臨床轉(zhuǎn)化，致力于利用病人來源的腫瘤細(xì)胞（Patient-derived cell,PDC）模型實(shí)現(xiàn)腫瘤ZL的精 準(zhǔn)YL。在該研究中，Opera Phenix 高內(nèi)涵平臺(tái)在20X物鏡配置下（臨床轉(zhuǎn)化考量），主導(dǎo)基于1536孔板的高通量細(xì)胞表型篩選。

基于體外模型進(jìn)行藥效預(yù)測(cè)的一大挑戰(zhàn)就是在支持高通量篩選的同時(shí)，如何保證樣本的病理生理相關(guān)性。針對(duì)血液瘤樣本，David Andrews利用小分子化合物模擬體內(nèi)微環(huán)境，在不過度改變細(xì)胞命運(yùn)的情況下對(duì)PDC進(jìn)行一定的重編程。并在此基礎(chǔ)上，David Andrews通過多種染料分析了常見的細(xì)胞活力指標(biāo)，包括細(xì)胞核形態(tài)、線粒體膜電位和凋亡等。

在單細(xì)胞解析中，David Andrews向我們強(qiáng)調(diào)了樣本的復(fù)雜性，需要利用機(jī)器自學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)來深度挖掘藥物處理后的表型變化。利用對(duì)照藥物，研究通過多指標(biāo)分析定義多種表型，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行臨床抗腫瘤藥物的藥效預(yù)測(cè)。通過分析藥物處理后的PDC細(xì)胞表型，不僅能預(yù)測(cè)針對(duì)特定病人的藥物ZL有效性，還能挖掘藥物對(duì)應(yīng)的細(xì)胞表型，做到了細(xì)胞表型-藥物相互作用的深度分析。

Z 后的答疑環(huán)節(jié)也非常精彩，涉及到流式細(xì)胞技術(shù)、免疫ZL、外泌體、臨床轉(zhuǎn)化和機(jī)器自學(xué)習(xí)等多個(gè)熱門方向。在答疑的過程中，David Andrews也強(qiáng)調(diào)了Opera Phenix 高內(nèi)涵平臺(tái)的Pre-scan和水鏡等優(yōu)勢(shì)，是能靈活用于從科研研究到臨床應(yīng)用開發(fā)的檢測(cè)平臺(tái)。

單細(xì)胞ICP-MS應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

Elizabeth New博士則從金屬藥物和納米材料分析角度出發(fā)，展示了單細(xì)胞水平分析在腫瘤藥物研究中的應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段，鉑類等金屬藥物已經(jīng)成為化療ZL中的一線用藥，并且是多種聯(lián)合用藥的基礎(chǔ)。要了解金屬藥物和細(xì)胞之間的相互作用，我們離不開分析細(xì)胞對(duì)金屬的攝取和積累，探究藥物和蛋白&DNA之間的相互作用，以及藥物處理對(duì)整個(gè)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的影響。傳統(tǒng)的分析技術(shù)主要基于大量細(xì)胞的裂解液得出均一化的結(jié)果，因此受到金屬藥物代謝多樣性和腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性的挑戰(zhàn)。

針對(duì)金屬藥物代謝多樣性的難題，Elizabeth New利用熒光探針特異識(shí)別具有活性的鉑類藥物代謝中間體，并結(jié)合成像技術(shù)分析腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的攝取情況。類似地，基于流式技術(shù)的分析方法也可以從單細(xì)胞水平分析細(xì)胞的的氧化還原狀態(tài)。

眾所周知，精 準(zhǔn)醫(yī)學(xué)需要解決的一大難題就是腫瘤異質(zhì)性分析。結(jié)合了電感耦合等離子體（ICP）的高溫電離特性的質(zhì)譜技術(shù)（ICP-MS）雖然極為靈敏，但無法從單細(xì)胞水平解析腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性。因此，單細(xì)胞ICP-MS分析技術(shù)因運(yùn)而生。在擁有質(zhì)譜靈敏度的同時(shí)，珀金埃爾默的單細(xì)胞ICP-MS解決方案僅需少量的細(xì)胞，就可完成多種細(xì)胞的胞內(nèi)金屬離子的特異檢測(cè)。這次報(bào)告中，Elizabeth New從金屬含量和納米顆粒分析兩個(gè)方向展示了單細(xì)胞ICP-MS的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

基于單細(xì)胞ICP-MS分析的結(jié)果，我們可以看到隨著時(shí)間的推移，腫瘤細(xì)胞逐漸積累金屬藥物。同時(shí)對(duì)比順鉑敏感的腫瘤細(xì)胞株，耐受細(xì)胞株明顯攝取更少的金屬藥物。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明，血清饑餓導(dǎo)致的細(xì)胞周期變化不會(huì)影響細(xì)胞對(duì)藥物的攝取。針對(duì)納米金的研究，ICP-MS可直接用于分析懸液樣本中的顆粒大小和均一性等理化性質(zhì)，而單細(xì)胞ICP-MS則能從單細(xì)胞水平發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞對(duì)納米金顆粒攝取的異質(zhì)性。

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參考文獻(xiàn)

1.https://sunnybrook.ca/research/team/member.asp?m=514&page=172

2.https://sydney.edu.au/science/people/elizabeth.new.php

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(chǎng)推出獨(dú)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(chǎng)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(gè)國家，時(shí)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?duì)I收達(dá)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(hào)1-877-PKI-NYSE。

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　　順鉑（Cisplatin）是1978年經(jīng)FDA批準(zhǔn)用于臨床ZL癌癥的化療藥物。順鉑藥物的ZL機(jī)制是通過結(jié)合形成Pt-DNA復(fù)合物，干擾DNA復(fù)制合成，從而殺死快速增殖的癌細(xì)胞，屬于細(xì)胞周期非特異性藥物。許多癌癥患者Z初對(duì)基于鉑類的ZL比較敏感，但一段時(shí)間后，患者通常對(duì)順鉑ZL表現(xiàn)出耐藥性，導(dǎo)致了癌癥復(fù)發(fā)。因此在化療后細(xì)胞必須修復(fù)DNA 損傷，否則DNA 復(fù)制受阻會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。對(duì)于順鉑的耐藥機(jī)制研究，也是目前藥物研究熱點(diǎn)。目前三種主要的分子機(jī)制包括DNA 修復(fù)加速，胞漿失活加速和細(xì)胞攝取藥物能力的變化。其中，細(xì)胞攝取藥物能力的變化主要表現(xiàn)在細(xì)胞對(duì)順鉑的攝入能力降低及順鉑轉(zhuǎn)運(yùn)加速。

1. 單細(xì)胞水平順鉑攝入研究[1]

細(xì)胞內(nèi)順鉑的攝入與腫瘤負(fù)荷相關(guān)，也就是說腫瘤對(duì)順鉑反應(yīng)降低會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)順鉑的含量降低。所以，分析單個(gè)細(xì)胞水平對(duì)順鉑的攝入和分布對(duì)于評(píng)估ZL的有效性具有非常重要的意義。過多順鉑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)會(huì)增加DNA 損傷和細(xì)胞死亡的頻率。了解單個(gè)細(xì)胞水平及細(xì)胞亞群對(duì)順鉑的攝入的機(jī)制將能為新療法的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，以改善腫瘤對(duì)順鉑的耐藥性，降低腫瘤復(fù)發(fā)率。

單細(xì)胞電感耦合等離子體質(zhì)譜 (SC-ICP-MS)是以單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)為基礎(chǔ)，測(cè)量單個(gè)細(xì)胞（或單個(gè)納米顆粒）在進(jìn)入等離子體時(shí)產(chǎn)生的離散信號(hào)，對(duì)溶液中對(duì)金屬元素進(jìn)行評(píng)估與定量。每個(gè)細(xì)胞中的金屬成分離子化，產(chǎn)生離子流，檢測(cè)器以每秒100000 數(shù)據(jù)點(diǎn)的速度快速對(duì)信號(hào)采集測(cè)量，從而使得單個(gè)細(xì)胞中的金屬含量能被定量到阿克（ag）/ 每細(xì)胞的水平。相比測(cè)量細(xì)胞內(nèi)順鉑攝入的傳統(tǒng)方法，SC-ICP-MS 所得結(jié)果的信息量更加全面。

通過對(duì)兩株卵巢癌細(xì)胞系A2780（順鉑敏感型）和A2780/CP70（順鉑耐藥型）順鉑攝入量的實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：相比A2780 敏感細(xì)胞系，順鉑攝入在耐藥性的A2780/CP70 細(xì)胞系上水平降低；但順鉑攝入的細(xì)胞差異性不是由于細(xì)胞周期的不同，因?yàn)檠屦囸I細(xì)胞并不改變順鉑的整體攝入。順鉑攝入的胞內(nèi)差異性是由于其他尚未確定的因素造成的。

2. 單細(xì)胞水平ZX粒擴(kuò)增研究（Centrosome Amplification）

“三陰性”乳腺癌（Triple-Negative Breast Cancers, TNBC）是指雌激素受體（ER）、孕激素受體（PR）和人表皮生長因子受體（HER2）均陰性的一種特殊類型乳腺癌?！叭幮浴比橄侔┘s占所有乳腺癌的10-20%， 但因其缺乏內(nèi)分泌及抗HER2ZL的靶點(diǎn)，目前ZL尚以傳統(tǒng)外科切除、化療及放療為主。鉑類藥物化療是目前針對(duì)晚期乳腺癌ZL的標(biāo)準(zhǔn)ZL方案。[2]順鉑類藥物已被報(bào)道通過解偶聯(lián)DNA復(fù)制周期和ZX粒復(fù)制調(diào)控造成ZX粒擴(kuò)增，從而YZ腫瘤細(xì)胞增殖。[3]

Nirmech Patel等人2018年Nature communication雜志上，結(jié)合整合基因組學(xué)、RNAi技術(shù)和功能型驗(yàn)證，在乳腺癌和非惡性細(xì)胞上對(duì)130多個(gè)潛在基因研究發(fā)現(xiàn)，有13個(gè)基因簇通過影響細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)、DNA損傷應(yīng)答和惡性細(xì)胞選擇性分裂上調(diào)“三陰性”乳腺癌發(fā)病傾向。其中KIFC1驅(qū)動(dòng)蛋白作為高選擇性的惡性細(xì)胞靶標(biāo)，通過順鉑化療與KIFC1聯(lián)合協(xié)同效果的研究結(jié)果進(jìn)一部表明，KIFC1Z有潛力成為新型藥物靶點(diǎn)。[4]

在研究順鉑化療藥物與KIFC1協(xié)同ZL實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，兩個(gè)關(guān)鍵的單細(xì)胞水平研究方法：ZX粒擴(kuò)增打分和多極性有絲分裂實(shí)驗(yàn)，都是使用Operetta 高內(nèi)涵成像系統(tǒng)進(jìn)行共聚焦高分辨率圖像采集后，再通過Hamony軟件對(duì)ZX粒擴(kuò)增和多極性有絲分裂進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)挖掘。

ZX粒擴(kuò)增打分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

為在乳腺癌細(xì)胞模型上確認(rèn)KSFC1與ZX粒擴(kuò)增的相關(guān)性，11種乳腺癌相關(guān)的細(xì)胞株用于ZX粒擴(kuò)增打分實(shí)驗(yàn)。免疫熒光方法標(biāo)記ZX粒組裝關(guān)鍵蛋白激酶Aurora A（綠色）和ZX粒標(biāo)記物CP110（紅色），Hoechst標(biāo)記細(xì)胞核（藍(lán)色），通過Operetta高內(nèi)涵成像獲取高分辨率圖像，如下圖b中所示，Low CA組ZX粒數(shù)量、熒光強(qiáng)度和面積都遠(yuǎn)低于High CA組，后續(xù)通過Hamony軟件對(duì)ZX粒擴(kuò)增進(jìn)行分析打分，發(fā)現(xiàn)針對(duì)KIFC1基因的#2/#4/#5/#6四組SiRNA能有效增加KIFC1依賴的ZX粒擴(kuò)增。

多極性有絲分裂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

免疫熒光標(biāo)記Aurora A（綠色）和雙極有絲分裂驅(qū)動(dòng)蛋白Eg5（紅色），Hoechst標(biāo)記細(xì)胞核（藍(lán)色），通過Operetta高內(nèi)涵成像獲取高分辨率圖像及Hamony軟件進(jìn)行多極性有絲分裂分析打分，發(fā)現(xiàn)在3株ZX粒高擴(kuò)增的細(xì)胞系和4株ZX粒低擴(kuò)增細(xì)胞系中，KIFC1沉默都能顯著提高單個(gè)細(xì)胞的紡錘體數(shù)量，造成有絲分裂多極性（下圖a-b）。并且通過在MDA-MB-231細(xì)胞株上的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)進(jìn)一步驗(yàn)證了KIFC1沉默對(duì)有絲分裂多極性的影響（下圖c）。

后續(xù)通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證，順鉑藥物能提高ZX粒擴(kuò)增，且能在KIFC1沉默的情況下，提高順鉑藥物對(duì)ZX粒擴(kuò)增的敏感性。這就意味著KIFC1蛋白可以作為順鉑化療藥物聯(lián)合ZL的潛在藥物靶點(diǎn)，用于針對(duì)三陰性乳腺癌患者的jing準(zhǔn)ZL方案。

References:

1. Z新研究進(jìn)展——利用單細(xì)胞電感耦合等離子體質(zhì)譜評(píng)估卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑的攝入

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3. Zou, J. et al. FancJ regulates interstrand crosslinker induced centrosome amplification through the activation of polo-like kinase 1. Biol. Open  (2013) 2,1022–1031.

4. Nirmesh Patel et al. Integrated genomics and functional validation identifies malignant cell specific dependencies in triple negative breast cancer. Nature Communication (2018) 9:1044.

單程細(xì)胞具有復(fù)雜生物學(xué)性質(zhì)，它們通過細(xì)胞外基質(zhì)ECM形成緊密的細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞與細(xì)胞連接，諸如上皮細(xì)胞通過這種特殊的鏈接方式構(gòu)成了屏障層保護(hù)人體免受外界損傷。因此細(xì)胞之間以及細(xì)胞基底的粘附力測(cè)定對(duì)于研究細(xì)胞粘附蛋白的機(jī)制有著重要意義。使用力學(xué)工具測(cè)量細(xì)胞間以及細(xì)胞與基質(zhì)之間的粘附力始終不是一件容易的事情。首先，由于細(xì)胞與基質(zhì)的作用力僅為nN級(jí)別，因此需要力學(xué)精度較高的設(shè)備才能夠測(cè)量，而且在這其中較為適合的工具為原子力顯微鏡（AFM）。原子力顯微鏡能夠提供納米級(jí)別的操作精度并可測(cè)量從pN~nN范圍的力譜。但是受制于AFM探針本身的限制，需要借助修飾手段才能夠讓細(xì)胞與探針固定到一起，這個(gè)過程十分繁瑣，并且由于需要大量手工操作很難實(shí)現(xiàn)高通量的測(cè)量。而不同的細(xì)胞由于細(xì)胞異質(zhì)性使得要想確定粘附力需要較多樣本才能獲得相對(duì)準(zhǔn)確的值，無法實(shí)現(xiàn)高通量測(cè)量直接限制了原子力探針在細(xì)胞粘附力上的應(yīng)用。

而多功能單細(xì)胞顯微操作FluidFM技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀，它使用特殊的中空探針能夠輕松地通過負(fù)壓抓取細(xì)胞，取得和AFM近似精度的數(shù)據(jù)，無需在探針上進(jìn)行任何修飾，不會(huì)改變細(xì)胞表面的任何通路，從而能夠得到接近細(xì)胞原生的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后能夠通過正壓快速丟棄用過的細(xì)胞，具備很高的自動(dòng)化，能夠快速測(cè)量細(xì)胞粘附力。

使用FluidFM對(duì)細(xì)胞操作的基本流程

FluidFM在粘附力測(cè)量上具備顯著優(yōu)勢(shì)。如圖所示，F(xiàn)luidFM能夠通過負(fù)壓將細(xì)胞吸附到原子力探針的末端，通過高精度位移臺(tái)的控制將細(xì)胞從基底上分離，并且同時(shí)記錄FD曲線。通過FD曲線能夠獲得最大粘附力Fmax和粘附能量Emax。通過高度自動(dòng)化的控制系統(tǒng)能夠在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量大量細(xì)胞粘附力，評(píng)估細(xì)胞群體分布以及細(xì)胞間差異，并且可有效避免傳統(tǒng)粘附力測(cè)量因準(zhǔn)備時(shí)間過長而錯(cuò)過最佳測(cè)量時(shí)間導(dǎo)致的細(xì)胞粘附力改變，得到更為精準(zhǔn)的結(jié)果。近期，Agoston等人使用多功能單細(xì)胞顯微操作系統(tǒng)FluidFM實(shí)現(xiàn)了高通量細(xì)胞粘附力測(cè)量，對(duì)同種細(xì)胞不同區(qū)以及不同細(xì)胞之間的粘附力進(jìn)行測(cè)量和比較。

作者首先對(duì)Vero和Hela細(xì)胞在不同狀態(tài)下的粘附力進(jìn)行了測(cè)量和比較，總共測(cè)量了214個(gè)細(xì)胞。通過比較明膠涂層上處于單個(gè)細(xì)胞、孤島狀細(xì)胞、致密連接細(xì)胞以及單層細(xì)胞上游離細(xì)胞之間的粘附力，能夠明顯觀測(cè)到Vero細(xì)胞處于致密連接的細(xì)胞粘附力最大，大概在750 nN左右，隨著細(xì)胞單細(xì)胞層的稀疏，細(xì)胞粘附力有所下降，而處于細(xì)胞層頂部的細(xì)胞粘附力最低僅為50 nN左右。這一點(diǎn)充分說明上皮細(xì)胞能夠在細(xì)胞之間形成緊密的連接，而處于細(xì)胞層外的細(xì)胞則幾乎沒有粘附力。而對(duì)于HeLa這樣的腫瘤細(xì)胞測(cè)量的結(jié)果卻顯示出了截然不同的結(jié)果，處于不同狀態(tài)的細(xì)胞有著近似的粘附力，基本都在200 nN左右，這與處于單個(gè)游離上皮細(xì)胞的粘附力十分接近，表明HeLa細(xì)胞在不同環(huán)境下仍然具有較高遷徙能力。

使用FluidFM對(duì)不同區(qū)域細(xì)胞的FD曲線測(cè)定結(jié)果和對(duì)比

       通過對(duì)這兩種細(xì)胞的最大粘附力、最大粘附能量、最大拉伸距離和細(xì)胞接觸面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，HeLa腫瘤細(xì)胞在粘附力和粘附能量上均有所降低，但是當(dāng)HeLa細(xì)胞形成了單層后，兩者區(qū)別不大。

對(duì)比Hela和Vero在不同生長狀態(tài)下的最大粘附力、最大粘附能量、粘附拉伸距離和粘附面積。

再進(jìn)一步對(duì)Vero與HeLa細(xì)胞最大粘附力與距離和接觸面積進(jìn)行對(duì)比，依然可以得到與單獨(dú)比較粘附力相同的結(jié)果，并且最大能量與細(xì)胞接觸面積的比值中也存在著類似的結(jié)果。由此可見腫瘤細(xì)胞通過降低自身粘附力從而獲得了更好的遷移能力。

對(duì)不同狀態(tài)Vero和A549之間的粘附力/粘附距離、粘附力/粘附面積、粘附能量/粘附面積

總結(jié)

       細(xì)胞粘附力測(cè)定在細(xì)胞生命科學(xué)研究中起著至關(guān)重要的作用，然而傳統(tǒng)手段中有著各種各樣的局限性，主要原因是缺乏一種有效抓取細(xì)胞并進(jìn)行力學(xué)測(cè)定的手段?，F(xiàn)如今FluidFM技術(shù)在細(xì)胞粘附力測(cè)定中的應(yīng)用，使得研究者們有了一種能夠有效、低損的方式抓取細(xì)胞，配合原子力顯微鏡精確測(cè)量的特性，真正意義上做到精準(zhǔn)、無損、快速的測(cè)量單細(xì)胞粘附力，幫助研究者尋找細(xì)胞粘附力與細(xì)胞生命發(fā)展、腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系。

【參考文獻(xiàn)】

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【相關(guān)產(chǎn)品】

　　多功能單細(xì)胞顯微操作系統(tǒng)- FluidFM OMNIUM:http://m.sdczts.cn/zt2203/product_386418.html

研究現(xiàn)狀

單程細(xì)胞具有復(fù)雜生物學(xué)性質(zhì)，它們通過細(xì)胞外基質(zhì)ECM形成緊密的細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞與細(xì)胞連接，諸如上皮細(xì)胞通過這種特殊的鏈接方式構(gòu)成了屏障層保護(hù)人體免受外界損傷。因此細(xì)胞之間以及細(xì)胞基底的粘附力測(cè)定對(duì)于研究細(xì)胞粘附蛋白的機(jī)制有著重要意義。使用力學(xué)工具測(cè)量細(xì)胞間以及細(xì)胞與基質(zhì)之間的粘附力始終不是一件容易的事情。首先，由于細(xì)胞與基質(zhì)的作用力僅為nN級(jí)別，因此需要力學(xué)精度較高的設(shè)備才能夠測(cè)量，而且在這其中較為適合的工具為原子力顯微鏡（AFM）。原子力顯微鏡能夠提供納米級(jí)別的操作精度并可測(cè)量從pN~nN范圍的力譜。但是受制于AFM探針本身的限制，需要借助修飾手段才能夠讓細(xì)胞與探針固定到一起，這個(gè)過程十分繁瑣，并且由于需要大量手工操作很難實(shí)現(xiàn)高通量的測(cè)量。而不同的細(xì)胞由于細(xì)胞異質(zhì)性使得要想確定粘附力需要較多樣本才能獲得相對(duì)準(zhǔn)確的值，無法實(shí)現(xiàn)高通量測(cè)量直接限制了原子力探針在細(xì)胞粘附力上的應(yīng)用。

多功能單細(xì)胞顯微操作FluidFM技術(shù)

多功能單細(xì)胞顯微操作FluidFM技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀，它使用特殊的中空探針能夠輕松地通過負(fù)壓抓取細(xì)胞，取得和AFM近似精度的數(shù)據(jù)，無需在探針上進(jìn)行任何修飾，不會(huì)改變細(xì)胞表面的任何通路，從而能夠得到接近細(xì)胞原生的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后能夠通過正壓快速丟棄用過的細(xì)胞，具備很高的自動(dòng)化，能夠快速測(cè)量細(xì)胞粘附力。

使用FluidFM對(duì)細(xì)胞操作的基本流程

FluidFM在粘附力測(cè)量上具備顯著優(yōu)勢(shì)。如圖所示，F(xiàn)luidFM能夠通過負(fù)壓將細(xì)胞吸附到原子力探針的末端，通過高精度位移臺(tái)的控制將細(xì)胞從基底上分離，并且同時(shí)記錄FD曲線。通過FD曲線能夠獲得最 大粘附力Fmax和粘附能量Emax。通過高度自動(dòng)化的控制系統(tǒng)能夠在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量大量細(xì)胞粘附力，評(píng)估細(xì)胞群體分布以及細(xì)胞間差異，并且可有效避免傳統(tǒng)粘附力測(cè)量因準(zhǔn)備時(shí)間過長而錯(cuò)過最 佳測(cè)量時(shí)間導(dǎo)致的細(xì)胞粘附力改變，得到更為精 準(zhǔn)的結(jié)果。

上次我們介紹了單顆粒ICP-MS 的原理，可以高分辨的檢測(cè)到每個(gè)小至納米尺寸的顆粒中的元素類型，顆粒尺寸，并可以統(tǒng)計(jì)樣品中納米顆粒的粒徑分布。每個(gè)納米顆粒產(chǎn)生一個(gè)脈沖峰，所得信號(hào)的強(qiáng)度同顆粒尺寸相關(guān)，脈沖數(shù)與顆粒濃度相關(guān)。這種技術(shù)基于超快速掃描時(shí)間的四級(jí)桿質(zhì)量分析器，目前已經(jīng)可以達(dá)到10μs 的采樣時(shí)間，1 秒鐘就能采集多達(dá)100000 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

利用單顆粒ICP-MS的快速采樣時(shí)間的技術(shù)，搭配專用的進(jìn)樣系統(tǒng)，就可以分析每個(gè)細(xì)胞中的金屬含量，稱為單細(xì)胞ICP-MS。細(xì)胞逐個(gè)進(jìn)入等離子體，被電離，內(nèi)部金屬產(chǎn)生的離子云被ICP-MS 檢測(cè)。在單細(xì)胞ICP-MS 分析中，每個(gè)細(xì)胞被看做是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體或粒子，可以產(chǎn)生自己的離子云。

準(zhǔn)確地定量單個(gè)細(xì)胞的金屬含量，可以更好的理解單個(gè)細(xì)胞對(duì)金屬和/或含金屬納米顆粒的吸收和清除機(jī)制，含金屬藥物與細(xì)胞相互作用的機(jī)制，以及營養(yǎng)物質(zhì)在細(xì)胞群中的分布。傳統(tǒng)的測(cè)量細(xì)胞中金屬含量的方法使用名義質(zhì)量濃度，即假設(shè)金屬在細(xì)胞間的分布是相等的，從而忽略了在單細(xì)胞水平上金屬分布和變化的重要信息。

使用單細(xì)胞ICP-MS，我們可以獲得以下信息

每個(gè)細(xì)胞的金屬含量

細(xì)胞群的金屬含量分布

含有金屬或納米顆粒的細(xì)胞濃度

每個(gè)細(xì)胞的納米顆粒數(shù)量

將納米顆粒設(shè)計(jì)為同時(shí)攜帶藥物和成像探針的模式，以便同時(shí)檢測(cè)和ZL癌癥。還可將其設(shè)計(jì)為專門針對(duì)機(jī)體病變組織和細(xì)胞的模式。納米顆粒相對(duì)傳統(tǒng)小分子藥物，具備以下優(yōu)勢(shì)（i）延長體內(nèi)循環(huán)時(shí)間；（ii）減少非特異性細(xì)胞攝取、意外偏離目標(biāo)和副作用；以及（iii）通過特定癌細(xì)胞靶向部分來提高細(xì)胞相互作用。很多基于納米粒子的癌癥療法已獲準(zhǔn)在臨床上使用和/ 或目前正在開發(fā)中。

金納米顆粒AuNP

制備檸檬酸鹽穩(wěn)定劑的50 nmAuNP，并聚乙二醇化。

癌細(xì)胞

人類T24 膀胱癌細(xì)胞。在組織培養(yǎng)處理過的培養(yǎng)皿上采用McCoy 培養(yǎng)基（補(bǔ)充10% FBS），將細(xì)胞培養(yǎng)為單層細(xì)胞。

攝入實(shí)驗(yàn)

以每孔一百萬個(gè)細(xì)胞的密度接種T24 癌細(xì)胞，并在37 ℃（5% CO2）的溫度下培養(yǎng)24 小時(shí)，以確保細(xì)胞粘附在培養(yǎng)皿表面。然后，在濃度為0.4nM AuNP 的McCoy 培養(yǎng)基（補(bǔ)充10% FBS）中，讓細(xì)胞和50 nm聚乙二醇化的AuNP 接觸4 小時(shí)。形成Z終濃度為100,000 個(gè)細(xì)胞/mL 的單細(xì)胞懸浮液。

結(jié)論

結(jié)果表明，每個(gè)細(xì)胞吸收的AuNP 分布并不均勻，特定細(xì)胞群內(nèi)的某些細(xì)胞比其他細(xì)胞明顯攝取更多AuNP。SC-ICP-MS 是一個(gè)強(qiáng)大的分析工具，可在單個(gè)細(xì)胞水平上量化元素濃度和納米粒子的分布。這項(xiàng)技術(shù)在單細(xì)胞基礎(chǔ)上，具有提供的納米粒子-細(xì)胞相互作用差異新見解的潛力。

掃描二維碼，即可下載珀金埃爾默使用單細(xì)胞ICP-MS 法定量癌癥細(xì)胞對(duì)金納米粒子的攝取率應(yīng)用報(bào)告。

在生命科學(xué)領(lǐng)域中，生物體的攝入行為、耐受性和積聚效應(yīng)是藥學(xué)和毒理學(xué)研究必須關(guān)注的。而這些領(lǐng)域中，快速對(duì)個(gè)別細(xì)胞中元素含量以及細(xì)胞群落中元素含量分布進(jìn)行測(cè)定是非常關(guān)鍵的。

傳統(tǒng)的做法是溶解大量的細(xì)胞，假定細(xì)胞群中的每一個(gè)細(xì)胞包含等量的金屬，從而量化細(xì)胞中的金屬含量，或者利用光學(xué)或電子顯微鏡為細(xì)胞中的金屬成分定性。這些方法不僅耗費(fèi)時(shí)間，而且只能表征細(xì)胞群中的一小部分細(xì)胞。

借助珀金埃爾默的NexION? ICP-MS平臺(tái)，配合ZL的Asperon? 單細(xì)胞霧室及Syngistix? 操作軟件單細(xì)胞模塊，可以實(shí)現(xiàn)定量分析單個(gè)細(xì)胞內(nèi)金屬成分的獨(dú)特功能。這一功能可以區(qū)分細(xì)胞內(nèi)原有金屬成分和后攝入的離子或納米顆粒，為藥物傳輸、毒理學(xué)評(píng)估、生物耐受性評(píng)估、生物累積性機(jī)理等研究提供更為適宜的手段。

NexION ICP-MS 系統(tǒng)專用Syngistix 單細(xì)胞應(yīng)用軟件模塊

Asperon單細(xì)胞霧室

用于NexION ICP-MS的單細(xì)胞Micro DX自動(dòng)進(jìn)樣器套件

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近日，2020年ZX癌癥負(fù)擔(dān)報(bào)告由世界衛(wèi)生組織下屬國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）發(fā)布，報(bào)告對(duì)2020年度常見的癌癥類型、導(dǎo)致死亡主要癌癥類型以及未來的癌癥發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了全面的分析。

2020年最常見新發(fā)癌癥類型及占比

　　
　　腫瘤研究領(lǐng)域是全世界的科研熱點(diǎn)，隨著對(duì)腫瘤研究的白熱化，越來越多的科學(xué)家需要從腫瘤組織里來獲得細(xì)胞，從而建立原代腫瘤細(xì)胞系、分選腫瘤干細(xì)胞或者其它細(xì)胞以進(jìn)行下游的信號(hào)通路檢測(cè)、藥物試驗(yàn)、疾病發(fā)生等。在對(duì)腫瘤細(xì)胞的研究中，從腫瘤組織中獲得細(xì)胞的DY步就是制備單細(xì)胞懸液。那么，細(xì)胞懸液制備一般原則是什么呢？

細(xì)胞懸液制備一般原則

　　
　　傳統(tǒng)的單細(xì)胞懸液制備方法有機(jī)械法、酶消化法以及兩者的組合等，這些方法需要繁瑣的操作過程，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。凈信單細(xì)胞懸液儀將會(huì)使單細(xì)胞懸液制備變得快速、簡單。僅需30min即可獲得大量單細(xì)胞懸液，細(xì)胞活性可達(dá)80%以上，具有自動(dòng)溫控的特點(diǎn)。樣品范圍包括人類及小鼠腫瘤組織/正常組織，哺乳動(dòng)物軟組織，植物愈傷及根尖組織。

　　SM-12型單細(xì)胞懸液儀器，由凈信實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司自主研發(fā)，核心成員在上海交通大學(xué)、上海市中山醫(yī)院、中科院藥物所等國內(nèi)外知名高?；蛘咂髽I(yè)從事多年產(chǎn)品開發(fā)或者技術(shù)研究。公司將分子生物學(xué)、細(xì)胞領(lǐng)域的高科技人才有效聚集在一起，突破現(xiàn)術(shù)瓶頸，突破進(jìn)口壟斷，開發(fā)出了單細(xì)胞懸液儀器。
　　
　　從組織獲得存活單細(xì)胞是一個(gè)復(fù)雜過程，目前市面上組織單細(xì)胞化的方法有采用機(jī)器處理或者人工處理方法,以上處理方法均存在處理時(shí)間長、細(xì)胞處于逆境狀態(tài)時(shí)間長、 細(xì)胞得率低、細(xì)胞存活率低、操作繁瑣等問題。單細(xì)胞懸液儀結(jié)合特定組織松解劑，快速、輕柔、安全、簡捷、GX、自動(dòng)化的從組織如（脂肪、骨骼肌、動(dòng)脈血管內(nèi)皮、心臟、肝臟、pi臟、肺泡、腎臟、腦、腫瘤）30min內(nèi)全自動(dòng)完成組織單細(xì)胞的解離。

操作流程

　　
　　凈信單細(xì)胞懸液儀可應(yīng)用于單細(xì)胞測(cè)序、多色流式分析、質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)、原代細(xì)胞分離培養(yǎng)、細(xì)胞ZL等。具有組織利用率高、單細(xì)胞化過程GX、大細(xì)胞高產(chǎn)出的優(yōu)勢(shì)。
　　
　　使用凈信單細(xì)胞懸液儀，讓科學(xué)研究變得簡單GX。

17 December 2019 , 17:00 - 18:00 AM (Beijing)

    帶您領(lǐng)略FluidFM技術(shù)單細(xì)胞納米注射的獨(dú)特魅力：一種可控、全自動(dòng)的單細(xì)胞顯微操作系統(tǒng)。對(duì)于單細(xì)胞研究來說，了解化合物對(duì)細(xì)胞的潛在藥效具有十分重要的意義。但是目前的研究方法很難研究這一過程：既無法確定藥物是否遞送到了每個(gè)細(xì)胞，也無法確定每個(gè)細(xì)胞內(nèi)提送的藥物濃度。通過這次FluidFM線上大會(huì)，您將了解到這種技術(shù)如果打破這一瓶頸，讓您在藥物研發(fā)中取得優(yōu)勢(shì)。

會(huì)議內(nèi)容：

?   了解FluidFM如何進(jìn)行單細(xì)胞研究。

?   了解FluidFM納米注射的機(jī)制以及應(yīng)用

?   了解注射體積的標(biāo)定對(duì)單細(xì)胞研究的意義

?   現(xiàn)場(chǎng)DEMO演示FluidFM實(shí)驗(yàn)操作。

會(huì)議安排：

?   介紹FluidFM技術(shù)、納米注射、注射后觀測(cè)和體積測(cè)量的方法      20 min

?   DEMO演示單細(xì)胞注射的方法以及注射體積測(cè)量的方法               20 min

?   FAQ                                                                                          20 min

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