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Livecyte 实时细胞功能及单细胞行为分析系统

采用“叠层衍射定量相位成像技术”

得到媲美荧光的高对比度无标记图像

对数千个单颗细胞进行自动识别、跟踪和定量

同时得到细胞群和单个细胞的长时间实时动态数据

自带培养腔,可以做长时间活细胞实时成像


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产品原理

        “叠层衍射技术”:Livecyte采用“叠层衍射定量相位成像技术”(Ptychographic Quantitative Phase Imaging,Ptychographic QPI):即采用计算成像方法,利用虚拟透镜(The Phasefocus Virtual Lens?)捕获衍射光波形成的相对相位偏移信息。同一个样本可以得到一系列衍射图像,叠加在一起,通过计算机重组生成高对比度的细胞图像。


         “叠层衍射技术”原理示意图:


原理.png


        “叠层衍射技术”在透射光和反射光应用中都有极佳的表现。当提供合适的照明光源和检测器时,它可以利用电磁光谱中的任意波长的光线进行成像,包括电子和其他粒子波,甚至是声波。Livecyte就采用这种技术来捕获相对的相位偏移信息,在无荧光标记和无高功率照明光源的情况下,生成活细胞的高对比度图像和视频。适用于最敏感的活细胞(如干细胞、异质性的原代肿瘤细胞、神经细胞等)的长期成像(长达数周)。与传统的相差成像不同,Livecyte得到的非标记QPI图像与荧光图像类似,有极佳的对比度,如明亮的细胞影像和深色的背景(下图)。与基于群体的成像技术不同,Livecyte可以自动分辨、跟踪时序成像中的每颗单细胞,得到每颗单细胞随时间在形态、行为、干物质(dry mass)等指标上的变化,对单细胞进行识别和表征,从而得到每颗单细胞的完整的表型数据。


          Livecyte叠层衍射成像可实现媲美荧光的无标记高对比成像:

媲美荧光-2.png


产品总述

       英国Phasefocus公司的Livecyte“实时细胞功能及单细胞行为分析系统”采用“叠层衍射实时定量成像技术”(Ptychographic QPI),可以在无标记、无高光毒性激光照射的情况下,产生高对比度、无伪影、可定量、高保真度的细胞图像,并对单个细胞进行自动识别、跟踪和定量,同时得到细胞群和单个细胞的长时间实时动态数据。

       Livecyte侧重于细胞的非标记成像和单细胞特性的记录,如在非标记状态下研究细胞在增殖、分裂、凋亡、分化、迁移等现象过程中的形态学变化和运动行为的变化,得到形态学指标(如单个细胞的面积、球形度、干物质量等)和运动学指标(如单个细胞迁徙速度、方向、位移、轨迹等)。可进行无标记识别分析细胞群、细胞谱系等研究。除了非标记叠层衍射实时定量成像,还可做明场和多通道(1-7通道)荧光成像。自带培养腔,可以做长时间活细胞实时成像。

        厂家Phasefocus在2013年因“叠层衍射实时定量成像技术”被授予“Microscopy Today Innovation Award”,并且Livecyte仪器在2017年又再获此殊荣。


产品外观.png


获奖.png


产品特点

  • 无标记衍射成像:

1.   比起明场、相差成像,Livecyte叠层衍射成像可实现媲美荧光的无标记高对比成像;

2.   无荧光标记下,对细胞伤害更小,适用于干细胞、神经细胞及原代细胞等较脆弱的细胞;

3.   如有需要,也可搭配最多七种荧光成像。

  •  独特数据库与大数据筛选分析:

1.   独特数据展示与呈现,实验结果一目了然;

2.   可以实现多参数、多数据间的大数据筛选与比较,找出单一参数无法发现的细胞行为;

3.   多种类数据输出(原始数值、图像、影片、单细胞分割档案),可用第三方软件做灵活分析。

  • 自动化单细胞分析+干物质量分析:

1.   可实现自动化分析,根据形态学和行为学特征对每颗细胞创建独特的“表型指纹”,省去繁复耗时的人工圈选步骤;

2.   可实现精确的单细胞分割、单细胞定量,得到每颗细胞的多种参数进行分析,其他产品少有可做到;

3.   多种参数及定量化信息:如:细胞汇合度、个数、单个细胞面积、厚度、干物质量(Dry Mass)、球形度、长宽比、周长、移动速度、瞬时移动速度、移动方向、迁移蜿蜒指数(Meandering Index)、限制比率(Confinement Ratio)、位移、分裂指数、倍增时间,等。

4.   可做独特的干物质量(Dry Mass)分析、无标记细胞谱系示踪分析、无标记细胞共培养分析,其他产品少有可做到。


细胞无标记时生长更好:

无标记细胞生长更好.png


细胞谱系分析视频:


广泛的应用领域

Livecyte适用于细胞增殖、细胞毒性、细胞分裂、细胞吞噬、血管新生、划痕迁移、趋化运动、细胞运动、T细胞杀伤、细胞谱系研究、细胞共培养、单细胞研究等多个研究领域,尤其是无标记敏感细胞(原代细胞、干细胞、神经细胞)分析。


整体应用.png

Livecyte应用展示。

 

无标记情况下,一次实验就可以获得多项细胞表型和功能数据,如:

1、 细胞增殖:获得细胞个数、细胞面积、细胞干物质的变化曲线、倍增时间等数据;

2、 细胞形态:获得每颗细胞及群体细胞的球形度、周长、长宽比、面积、厚度等数据;

3、 细胞有丝分裂:获得发生有丝分裂细胞的比例,有丝分裂的时间,分裂的细胞总数等数据;

4、 细胞生长:获得每颗细胞干物质,这个干物质是除去水之外的所有细胞成分(如蛋白质、脂质、碳水化合物、DNA等生物分子)的总质量;

5、 细胞运动:获得每颗细胞运动的轨迹、速度、方向、角度、位移、路径等数据;

6、 T细胞杀伤:获得效应细胞与靶细胞的接触时间,靶细胞上有几颗效应细胞、效应细胞与靶细胞的命运等数据;

7、 细胞谱系:可以追溯每颗细胞的来源,输出谱系图,对研究细胞的异质性有很好的指导。


类流式多参数、影像互动分析.png

可以通过30多种参数进行流式分群分析,洞察更多的细胞功能。


应用展示

1、无标记共培养研究

下图说明:用 Livecyte 无标记区分共培养的细胞亚群(原代前列腺癌混合细胞群 vs. TA细胞亚 群 vs. CB 细胞亚群)。对比了三个群的不同参数:细胞速度、迁移蜿蜒指数(Meandering index)、细胞面积、细胞长宽比、细胞干物质量(Dry mass)、细胞球形度(Sphericity)。


1、无标记共培养研究.png


无标记神经细胞共培养

下图说明:Livecyte可分析细胞平均亮度与亮度分布,无标记下区分星状细胞、神经细胞及微胶细胞,分群后做单细胞分析。


1、无标记神经细胞共培养.png


2、细胞谱系研究

可无标记跟踪细胞的增殖、分裂、传代、分化、死亡,得到细胞的传代谱系图,尤其适合敏感细胞的谱系研究(如原代细胞、神经细胞、干细胞)和干细胞的发育分化研究。

 

下图说明:对同一个癌细胞群里的不同细胞进行谱系研究,自动进行单个细胞识别(左图)。右上图:干物质量(Dry Mass)显示细胞的生长和分裂,绿色标记细胞(Cell 1)和橘色标记细胞(Cell 2)都在同样的干物质量下分裂,但每代中绿色标记细胞(Cell 2)生长更快、分裂周期更短。右下图:细胞的谱系树,表示从初始单个细胞生长分裂成一群细胞。


2、细胞谱系研究.png


下图说明:捕捉“罕见事件”:细胞9在第1次分裂后迅速融合(Fusion),表现为干物质量加倍;融合后的细胞继续增殖,然后进行第2次和第3次分裂;细胞干物质量一直比普通细胞大。


2、细胞谱系研究-2.png


细胞谱系分析视频:



3、划痕迁移研究

对单细胞的自动识别、跟踪和定量分析可以提供深入的“划痕迁移”的指标,如细胞运动速度、运动方向和有丝分裂指数,可区分细胞运动和细胞增殖对“划痕愈合”的影响,克服基于“汇合度”研究“划痕愈合”的传统研究方法的局限性。

下图说明:Livecyte可自动识别和跟踪单个细胞,直接检测细胞的运动;可区分细胞运动和细胞增殖对“划痕愈合”的影响。


3、划痕迁移研究.png


划痕迁移分析视频:



4、脂肪细胞分析

下图说明:可以看到细胞内的一颗一颗高亮度的脂肪颗粒,脂肪颗粒可被分割并定量,计算脂肪颗粒数目和干物质量。


4、脂肪细胞分析.png

5、细胞毒性分析

下图说明:研究细胞的凋亡和毒性


5、细胞毒性分析.png


细胞毒性视频:


6、血管生成分析

下图说明:可研究血管细胞形成的血管网络,研究其中的单细胞行为变化。


6、血管分析.png


血管生成视频:



7、肿瘤球分析

可分析药物作用下,肿瘤球的周长、面积的定量变化。


7、肿瘤球分析.png


肿瘤球成像视频:

8、T细胞杀伤研究

T细胞杀伤实验能在体外研究工程T细胞杀伤靶肿瘤的功效。Livecyte的T细胞杀伤实验可以提供更多的细节来确定效应T细胞和靶细胞之间的相互作用动力学,可以从单个细胞着手,自动监测和量化效应细胞与靶细胞的总的接触时间,靶细胞凋亡前的最后一次接触时间、靶细胞上有几颗效应细胞、效应细胞与靶细胞的命运等数据。

 

0hr和24hr的叠层衍射定量相位成像(QPI)和荧光成像示例如下图,T细胞无标记,活的靶细胞为红色荧光标记,凋亡靶细胞为绿色荧光标记,第三列数据说明T细胞杀伤靶细胞的程度最明显:

8、T细胞杀伤-1.png


Dashboard软件得到的靶细胞接触的T细胞的数目、累积T细胞接触时长和平均T细胞接触时长如下图:


8、T细胞杀伤-2.png


T-细胞杀伤视频:



Video

T细胞杀伤视频

Livecyte 总体介绍视频

细胞谱系分析视频

划痕迁移分析视频

神经细胞分析视频

细胞毒性分析视频

血管分析视频

肿瘤球分析视频

T细胞杀伤视频

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