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橫河電機(jī)公司發(fā)布cellvoyager®cv8000，這是一個(gè)功能強(qiáng)化的高通量細(xì)胞機(jī)能探索系統(tǒng)。
此次CV8000的功能得到強(qiáng)化，改進(jìn)了細(xì)胞培養(yǎng)箱的密封設(shè)計(jì)，有利于長(zhǎng)時(shí)間對(duì)細(xì)胞進(jìn)行觀察。增加了畫像解析軟件CellPathfinder，可以對(duì)未染色的細(xì)胞進(jìn)行畫像，并對(duì)畫像進(jìn)行三維解析。具有這些特性的CV8000系統(tǒng)，對(duì)提高研制新藥的速度以及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)zui前沿的iPS細(xì)胞、ES細(xì)胞的基礎(chǔ)研究效率都將發(fā)揮巨大貢獻(xiàn)。
CV8000系統(tǒng)將在9月19日至20日在西班牙馬德里召開的SLAS Europe High-Content Screening Conference 2017會(huì)議上展示。這個(gè)會(huì)議由生命科學(xué)領(lǐng)域享譽(yù)的Society for Laboratory Automation and Screening（SLAS）協(xié)會(huì)主辦。

開發(fā)背景

在開發(fā)識(shí)別新藥品領(lǐng)域，為了從幾十萬(wàn)乃至上百萬(wàn)個(gè)化合物中篩選出有希望成為新藥的化合物，高含量分析（HCA）系統(tǒng)被越來(lái)越廣泛地使用。HCA系統(tǒng)，是在細(xì)胞中投入有可能成為新藥的化合物，投入之后用顯微攝像機(jī)觀察細(xì)胞內(nèi)的變化并攝影，對(duì)圖像進(jìn)行解析以確定細(xì)胞對(duì)化合物產(chǎn)生何種反應(yīng)的裝置。近年來(lái)，成為候選藥物的化合物種類不斷增加，為了加速篩選過(guò)程，能夠連續(xù)高速自動(dòng)測(cè)試并快速分析大量候選化合物的HCA系統(tǒng)有很大的市場(chǎng)需求。

為了確定候選化合物的藥性和機(jī)理，需要對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞的反應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀察。因此，研究者們需要HCA系統(tǒng)能夠提供一個(gè)可以長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)細(xì)胞并進(jìn)行觀察的環(huán)境。

為了便于在顯微鏡下進(jìn)行觀察，通常用熒光染料對(duì)細(xì)胞核、線粒體等細(xì)胞器進(jìn)行標(biāo)記。但是這種做法會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生影響，所以觀察不染色細(xì)胞的需求日益增加。取消耗費(fèi)工時(shí)的染色過(guò)程，也可以大幅提高觀察細(xì)胞的作業(yè)量。然而，不染色的細(xì)胞圖像對(duì)比度低，很難進(jìn)行圖像的自動(dòng)解析。CV8000的開發(fā)正是為了對(duì)應(yīng)這樣的需求。

產(chǎn)品特點(diǎn)

改善了對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行長(zhǎng)期觀察的培養(yǎng)環(huán)境
CellVoyager具有向細(xì)胞投入化合物的同時(shí)進(jìn)行攝像及觀察化合物投入前后細(xì)胞變化的功能。
這些細(xì)胞在有數(shù)百個(gè)洼孔的微孔板上培養(yǎng)，并用一種特殊裝置進(jìn)行化合物的分配。雖然這種裝置能夠在捕獲細(xì)胞圖像的同時(shí)向每個(gè)洼孔分配化合物，但是細(xì)胞培養(yǎng)箱很難實(shí)現(xiàn)*密閉。為了提高密閉性，橫河這次重新設(shè)計(jì)了這一裝置，使二氧化碳可以保持在一個(gè)恒定的水平，微孔板上的細(xì)胞在更加均勻的環(huán)境中培養(yǎng)，因此可以讓細(xì)胞的活性活動(dòng)持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。CV8000長(zhǎng)時(shí)間觀察投入化合物或改變遺傳基因后的活性癌細(xì)胞的繁殖和轉(zhuǎn)移，以及活體心肌細(xì)胞的搏動(dòng)等過(guò)程。

不染色細(xì)胞以及三維圖像分析軟件
CellPathfinder是 CV8000的圖像分析軟件，通過(guò)機(jī)械學(xué)習(xí)擁有模式識(shí)別功能，能夠識(shí)別和解析用明視野顯微鏡*1拍攝的不染色細(xì)胞的圖像。這項(xiàng)技術(shù)，基于2015年芬蘭Chip-Man公司轉(zhuǎn)讓給橫河的圖像解析技術(shù)，并得以發(fā)展。在不同的距離處采集多個(gè)重疊的明視野圖像，生成高對(duì)比度的鮮明圖像，不需要使用相位差鏡頭*2就可以鮮明地看到細(xì)胞的形狀。此外，通過(guò)使用新開發(fā)的圖像模式識(shí)別功能，可以把握隨時(shí)間變化的細(xì)胞增殖變化。該軟件還提供了一個(gè)三維圖像分析功能，用于觀察在類似自然環(huán)境條件下生長(zhǎng)細(xì)胞的立體構(gòu)造。使用這個(gè)功能可以很方便的對(duì)細(xì)胞的體積，表面積，位置進(jìn)行量化描述。CellPathfinder也可以用于橫河的共聚焦細(xì)胞分析儀CQ1做細(xì)胞的高精度定量分析。

多色標(biāo)記細(xì)胞的成像時(shí)間縮短
關(guān)于成像，細(xì)胞核和線粒體等細(xì)胞器分別用不同的熒光染料進(jìn)行標(biāo)記，每一個(gè)熒光染料都對(duì)應(yīng)一個(gè)固定波長(zhǎng)的激光，每個(gè)不同波長(zhǎng)的熒光染料都需要一個(gè)單獨(dú)的照相機(jī)。如果HCA系統(tǒng)沒有配備與波長(zhǎng)種類同等數(shù)量的照相機(jī)，就必須根據(jù)波長(zhǎng)的種類進(jìn)行多次攝像。CellVoyager CV7000搭載3臺(tái)照相機(jī)，此次CV8000升級(jí)為4臺(tái)照相機(jī)。多色標(biāo)記細(xì)胞的染色多數(shù)不超過(guò)4種，所以CV8000可以一次捕捉成像。相比CV7000，攝影成像時(shí)間縮短了20%。此外，因?yàn)榭梢赃M(jìn)行連續(xù)拍攝，可以觀察到化合物投入瞬間細(xì)胞的快速變化。
可以選擇的激光波長(zhǎng)種類，從四種增加到五種，增加了客戶的選擇范圍。CV8000雖然增加了很多功能，但是跟CellVoyager CV7000相比，體積減小40%，重量減少20%，為研究室節(jié)省了空間。

搭載業(yè)界zui級(jí)別針孔大小的尼普科夫圓盤
CellVoyager系列采用增強(qiáng)型尼普科夫共焦圓盤*3的顯微透鏡，CV8000搭載25 μm和50 μm兩種尺寸的圓盤，25μm可以用高精度圖像更加清晰地觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的50 μm圓盤適合觀察弱熒光條件下的細(xì)胞。根據(jù)樣品的條件，用戶可以選擇不同尺寸的圓盤以獲得清晰的圖像。

主要目標(biāo)市場(chǎng)

制藥公司的研發(fā)部、藥物研究機(jī)構(gòu)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)。

應(yīng)用

新藥候選化合物的篩選、iPS細(xì)胞及ES細(xì)胞的再生醫(yī)學(xué)研究、藥物發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用研究、細(xì)胞功能分析、組織形成的研究。

CellVoyager

高通量篩選系統(tǒng) (HTS)是對(duì)新藥的候選化合物進(jìn)行快速篩選的系統(tǒng)。篩選的方法有很多種，高含量分析（HCA）是從目標(biāo)細(xì)胞的顯微鏡圖像數(shù)據(jù)入手，對(duì)每個(gè)細(xì)胞內(nèi)隨時(shí)間變化的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行解析，從而得到高精度客觀篩選結(jié)果的方法。橫河的CellVoyager是進(jìn)行高速篩選的HCA系統(tǒng)。使用了可以實(shí)時(shí)觀察活體細(xì)胞的共焦掃描單元，為了同時(shí)高速觀察多個(gè)樣品，使用了高精度定位技術(shù)的驅(qū)動(dòng)裝置（這項(xiàng)技術(shù)zui初開發(fā)是為了應(yīng)用于半導(dǎo)體和液晶制造等行業(yè)）。橫河在2009年發(fā)布了CellVoyager CV6000，在2011年發(fā)布了CellVoyager CV7000。憑借業(yè)界zui快的篩選速度*4、zui高的分辨率*4以及連續(xù)攝取圖像，可以在化合物投入前后連續(xù)觀察細(xì)胞的變化，CellVoyager必將在提高新藥開發(fā)速度及提高生物醫(yī)學(xué)研究效率方面作出更大貢獻(xiàn)。

*1: 是一種使用的顯微鏡，可以用燈照亮沒有用熒光染料標(biāo)記的樣品。

*2: 與明視野顯微鏡一起使用的一種透鏡，能對(duì)其他透明物體進(jìn)行高對(duì)比度觀察。

*3: 一個(gè)有多針孔、可以聚焦激光的螺旋式旋轉(zhuǎn)圓盤。

*4: 根據(jù)2017年9月橫河公司的市場(chǎng)調(diào)查。

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