高内涵筛选系统随心选（上）[选购宝典]

在介绍高内涵筛选系统之前，让我们先来听听一位科学家的故事。Adam Castoreno，Broad研究院化学生物学项目组的一名研究人员。他正在寻找能治疗克罗恩病的化合物。克罗恩病（Crohn’s disease）是一种炎症性胃肠病，患者的结肠、小肠或胃部会出现发炎、充血或淋巴胀大的迹象。Castoreno及其同事一直在关注自噬的信号通路，它似乎与此种疾病有关。

在显微镜下，自噬表现为LC3蛋白的细胞分布变化。通常情况下，LC3均匀分布在细胞质内，GFP-LC3融合蛋白产生的信号弥散出现。自噬发生时，LC3聚集在自噬小体膜上，在荧光显微镜下呈绿色小点。在过去两年内，Castoreno及其同事试验了70,000多种候选化合物，希望能找到刺激自噬反应的分子。

这种变化无法通过ELISA测定。为了真正了解细胞在做什么，研究小组在显微镜下观察了每个细胞，并计算绿色小体的数量。每块板上有384个孔，每个孔有4-8幅图像。如此大的工作量，纵是火眼金睛，也无法完成。

Castoreno开始求助高内涵筛选（HCS）系统。高内涵筛选系统从本质上讲是高速的自动显微镜，并拥有图像自动分析和存储能力。它让Castoreno这样的研究人员能够更深入地了解细胞，并开展定量分析。利用这一系统，Castoreno不仅仅知道细胞是生是死，还能了解有关细胞形态、亚细胞定位、动力学等信息。而他所做的不过是定义他想要计数的目标，剩下的都交给了仪器。

Castoreno谈道，如果没有HCS仪器，这项工作根本没办法开展。他们使用的是Molecular Devices的ImageXpress® Micro XL平台。

Castoreno的选择

Molecular Devices（美谷分子仪器）提供两种高内涵筛选平台。ImageXpress Micro系统有标准和XL两种型号，是宽场高内涵荧光成像仪，而ImageXpress Ultra是高内涵共聚焦成像系统。

这一系列产品沿袭了MD数十年的光学工艺，为了获得最佳的信噪比，摒弃了传统的显微镜内置的方式设计产品，根据HCS的实验特性特殊设计了光学系统，能够在相同条件下清晰快速地获得样品中的荧光信号，极大地提高了信号获取的速度和精度，降低每个数据点的成本。

据MD细胞成像部门的产品经理Grischa Chandy介绍，ImageXpress Micro系统相当灵活，有多种照相机、光源、滤光块和物镜可供选择。ImageXpress Micro标准型号的默认配置包括冷却型CCD照相机和氙灯，而XL型号特有科研级CMOS传感器和固态光引擎，光源寿命长达10,000个小时。

XL 系统能通过将多个视野拼接获得更大的视野，以获得超大结构的成像。另外，图片信息分析速度提高两倍以上，且对一些高异质样品的分析及罕见细胞亚群的界定速度也有很大程度的提高。结合成熟的软件系统， ImageXpress Micro系统为用户提供了快速、灵活的检测平台，将大大加速研发过程中重大科学突破。

XL采用了大靶面、高分辨率的成像系统，在缩短时间的同时，每张图片提供的信息量也更大。系统的检测窗口和稳定性也有很大程度的提高，动态范围log值提高到3，且整板荧光强度检测数值小于5%，将为您的文章提供更完美的图像。筛选速度达到>10,000,000细胞/小时。据Chandy介绍，市场对ImageXpress Micro XL新功能的反馈相当积极。

Chandy表示，之前主要是生物技术公司和药厂在使用HCS系统，但最近科研界也对高内涵筛选表现出浓厚的兴趣。例如，研究人员对监控干细胞多能性、追踪轴突发育或开展大规模RNAi筛选颇感兴趣。

据加拿大麦吉尔大学生命科学复合物成像机构的主管Claire Brown介绍，研究人员正使用ImageXpress Micro来筛选7,000多个siRNA文库，以了解参与炎性体（inflammasome）结构组装的基因。

同时，Brown也与同事一起开发分析，来筛选会影响突变CFTR氯离子通道运输的分子伴侣，这一离子通道与囊性纤维化有关。Brown承认，这一项目极具挑战性。“你必须快速成像，具备流体设备来加入化合物并洗涤各孔，并保持细胞存活和开心。”她表示，购买ImageXpress Micro的决定主要在于流体操作，它能够实现这样的筛选。而另一个主要因素在于价格。

ImageXpress系列产品，不论是CCD成像型（Micro）还是激光点扫描共聚焦型（Ultra），都能配置各种附件，满足各类实验要求。

• 配置环境控制系统：控制样品的温度、湿度和CO2浓度，能够进行长达一周的活细胞观察。
• 配置自动加样器：加样器采用一次性tip头，能够极大限制样品间交叉污染，其最小加样量为3ul，并能自动清洗。
• 配置玻片适配器：能够进行玻片的扫描和基因、细胞芯片的扫描和分析。

图像分析则采用具有60年历史的MetaMorph软件为骨架的MetaXpress软件，该软件是专门为HCS开发的软件系统，沿袭了MetaMorph的核心部分，其分析结果的准确度被誉为生物图像分析的“金标准”。

它具有多达19种分析模块，能够针对数十种应用获得快速精确的分析结果。独有的Journal功能，能够使用户在各种分析模块的基础上，无需编程，只需鼠标拖拽，即可扩展出适合自己试验的分析模块，使用方便。

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（生物通 余亮）

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