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橫河電機發(fā)布高通量細(xì)胞機能探索系統(tǒng)CellVoyager® CV8000
——為提高新藥開發(fā)速度和生物醫(yī)學(xué)研究效率做貢獻(xiàn)——

CellVoyager CV8000

橫河電機公司發(fā)布cellvoyager®cv8000，這是一個功能強化的高通量細(xì)胞機能探索系統(tǒng)。
此次CV8000的功能得到強化，改進(jìn)了細(xì)胞培養(yǎng)箱的密封設(shè)計，有利于長時間對細(xì)胞進(jìn)行觀察。增加了畫像解析軟件CellPathfinder，可以對未染色的細(xì)胞進(jìn)行畫像，并對畫像進(jìn)行三維解析。具有這些特性的CV8000系統(tǒng)，對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會議上展示。這個會議由生命科學(xué)領(lǐng)域享譽的Society for Laboratory Automation and Screening（SLAS）協(xié)會主辦。

開發(fā)背景

在開發(fā)識別新藥品領(lǐng)域，為了從幾十萬乃至上百萬個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觀察細(xì)胞內(nèi)的變化并攝影，對圖像進(jìn)行解析以確定細(xì)胞對化合物產(chǎn)生何種反應(yīng)的裝置。近年來，成為候選藥物的化合物種類不斷增加，為了加速篩選過程，能夠連續(xù)高速自動測試并快速分析大量候選化合物的HCA系統(tǒng)有很大的市場需求。

為了確定候選化合物的藥性和機理，需要對培養(yǎng)細(xì)胞的反應(yīng)進(jìn)行長時間的觀察。因此，研究者們需要HCA系統(tǒng)能夠提供一個可以長時間培養(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。但是這種做法會對細(xì)胞產(chǎn)生影響，所以觀察不染色細(xì)胞的需求日益增加。取消耗費工時的染色過程，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)胞圖像對比度低，很難進(jìn)行圖像的自動解析。CV8000的開發(fā)正是為了對應(yīng)這樣的需求。

產(chǎn)品特點

1. 改善了對活細(xì)胞進(jìn)行長期觀察的培養(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)胞圖像的同時向每個洼孔分配化合物，但是細(xì)胞培養(yǎng)箱很難實現(xiàn)*密閉。為了提高密閉性，橫河這次重新設(shè)計了這一裝置，使二氧化碳可以保持在一個恒定的水平，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)胞的活性活動持續(xù)更長時間。CV8000長時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)胞的搏動等過程。


2. 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，通過機械學(xué)習(xí)擁有模式識別功能，能夠識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重疊的明視野圖像，生成高對比度的鮮明圖像，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，通過使用新開發(fā)的圖像模式識別功能，可以把握隨時間變化的細(xì)胞增殖變化。該軟件還提供了一個三維圖像分析功能，用于觀察在類似自然環(huán)境條件下生長細(xì)胞的立體構(gòu)造。使用這個功能可以很方便的對細(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。


3. 多色標(biāo)記細(xì)胞的成像時間縮短
   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，每一個熒光染料都對應(yīng)一個固定波長的激光，每個不同波長的熒光染料都需要一個單獨的照相機。如果HCA系統(tǒng)沒有配備與波長種類同等數(shù)量的照相機，就必須根據(jù)波長的種類進(jìn)行多次攝像。CellVoyager CV7000搭載3臺照相機，此次CV8000升級為4臺照相機。多色標(biāo)記細(xì)胞的染色多數(shù)不超過4種，所以CV8000可以一次捕捉成像。相比CV7000，攝影成像時間縮短了20%。此外，因為可以進(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。


4. 搭載業(yè)界zui級別針孔大小的尼普科夫圓盤
   CellVoyager系列采用增強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

制藥公司的研發(fā)部、藥物研究機構(gòu)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究機構(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，對每個細(xì)胞內(nèi)隨時間變化的多個參數(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)。使用了可以實時觀察活體細(xì)胞的共焦掃描單元，為了同時高速觀察多個樣品，使用了高精度定位技術(shù)的驅(qū)動裝置（這項技術(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，能對其他透明物體進(jìn)行高對比度觀察。

*3: 一個有多針孔、可以聚焦激光的螺旋式旋轉(zhuǎn)圓盤。

*4: 根據(jù)2017年9月橫河公司的市場調(diào)查。

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