细胞死活分析

今年1月1日起，江苏瑞明生物科技有限公司的实时单细胞多模态分析仪正式加入PerkinElmer生命科学产品序列！江苏瑞明 实时原位单细胞生化分析仪（点击索取报价参数）实时单细胞多模态分析仪功能概述单细胞研究对于理解细胞的组成、生理行为与功能的多样性具有重要意义，基因组、转录组、蛋白组、代谢组学等分析技术为单细胞研究提供了有力工具。实时单细胞多模态分析仪可以实时、连续、定量检测单个活细胞的小分子含量及酶活性。核心特点主要性能实时单细胞多指标检测：实时检测单个活细胞内小分子含量（如葡萄糖、乳酸、ATP、胆固醇、Ca2+、K+等）及酶活性 （葡萄糖苷酶、鞘磷脂酶、乳酸脱氢酶等），可匹配160余种商品化试剂盒；实时亚细胞原位检测：在亚细胞水平（胞质、胞核、胞膜）实时连续、原位检测；超微量提取、注射：单细胞水平提取细胞器（如溶酶体、线粒体）、胞质进行质谱或其它平台的联用分析；单细胞注射药物、代谢剂等，并进行药效评估；活体水平检测：活体水平实时检测生化指标（用药前后、中医药针灸刺激前后）的变化。技术原理电信号检测通过电探头对细胞释放的电活性物质进行检测，如过氧化氢、一氧化氮、多巴胺、超氧阴离子等物质。通过试剂盒的量化级联反应产生的过氧化氢等电活性物质，实现单细胞小分子含量或酶活性的检测。荧光信号检测光探头传输激发光激发预染色细胞，通过光学检测系统收集细胞发射的荧光信号，荧光信号强弱反映细胞预染色指标的含量，可实现细胞整体或亚细胞激发检测。通过单细胞超微量提取注射，向单个活细胞注射荧光检测试剂盒，光探头传输激发光激发细胞的生化反应产物而产生荧光，荧光信号强弱反映细胞内相应的小分子含量或酶活。经典应用肿瘤细胞代谢肿瘤细胞异质性研究，包括糖代谢、脂代谢、蛋白代谢相关的小分子和酶活分析；结合抑制实验，研究肿瘤细胞代谢过程中关键激活酶，为抗癌药物研发提供理论基础；通过抗癌新药直接刺激细胞或配合专用探头实现细胞内送药，评估其对单细胞内代谢参数指标的影响。代表文献1) Zheng XT, Yang HB, Li CM. Optical detection of single cell lactate release for cancer metabolic analysis. Anal Chem. 2010 Jun 15 82(12):5082-7. (DOI: 10.1021/ac100074n)2) Pan R, Xu M, Jiang D, Burgess JD, Chen HY. Nanokit for single-cell electrochemical analyses. Proc Natl Acad Sci USA. 2016 Oct 11 113(41):11436-11440. (DOI: 10.1073/pnas.1609618113)3) Zheng XT, Li CM. Single living cell detection of telomerase over-expression for cancer detection by an optical fiber nanobiosensor. Biosens Bioelectron. 2010 Feb 15 25(6):1548-52.. (DOI:10.1016/j.bios.2009.11.008)4) Zheng XT, Hu W, Wang H, Yang H, Zhou W, Li CM. Bifunctional electro-optical nanoprobe to real-time detect local biochemical processes in single cells. Biosens Bioelectron. 2011 Jul 15 26(11):4484-90.(DOI:10.1016/j.bios.2011.05.007)新药研究新药研究离不开细胞学实验，实时单细胞多模态分析仪在药物研究中的常见应用：药物的极性和分子量会影响其透过细胞膜的效率，如果药物的细胞膜透性较低或未知，可以单细胞内定点注射药物并实时检测药效相关指标（Ca2+和ROS等），可以反映药物发挥作用的潜在位置；为了理解药物作用机制，需要预先判断可能的转运体、药物靶点、及涉及到的关键代谢酶，然后通过实时单细胞多模态分析仪进行验证，由于是实时的，可以添加相关抑制剂或增强剂直接进行判断验证；用于单细胞亚细胞水平的定向给药及实时原位检测药物作用效果，提供亚细胞水平药物-细胞相互作用研究的重要工具，实现单细胞层面药物保护性研究和抑制性研究，可为药物载体的单细胞层面载药能力研究和亚细胞层面的定位提供选择性平台。代表文献1）Xin T Z , Peng C , Chang M L . Anticancer Efficacy and Subcellular Site of Action Investigated by Real‐Time Monitoring of Cellular Responses to Localized Drug Delivery in Single Cells[J]. Small, 2012, 8(17):2670-2674. (DOI: 10.1002/smll.201102636)2）Yuning Han, Bin Hu, Mingyu Wang, Yang Yang, Li Zhang, Juan Zhou*, Jinghua Chen*. pH-Sensitive Tumor-Targeted Hyperbranched System Based on Glycogen Nanoparticles for Liver Cancer Therapy, Applied Materials Today, 2020, 18, 100521.(DOI: 10.1016/j.apmt.2019.100521)神经领域应用单细胞胞质的超微量抽提，和质谱平台联用完成递质成分的分析；纳米级探头实现单个神经细胞或脑组织的小分子电化学检测。代表文献1）Molecular profiling of single axons and dendrites in living neurons using electrosyringe-assisted electrospray mass spectrometry[J]. Analyst, 2019, 144 2） Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell[J]. Analytical Chemistry, 2015, 87(11):5531.3）Electrochemically Probing Dynamics of Ascorbate during Cytotoxic Edema in Living Rat Brain[J]. Journal of the American Chemical Society, 2020, 142(45):19012-19016.活体研究中医药领域，可对特定穴位血清素（5-羟色胺）、一氧化氮、乙酰胆碱、抗坏血酸等关键指标的实时监测，可配合组织解剖学实验，研究不同组织类型的指标差异，辅助针灸机理研究；活体动物模型在体检测，辅助肿瘤疾病药物研究。代表文献1）Li, YT., Tang, LN., Ning, Y. et al. In vivo Monitoring of Serotonin by Nanomaterial Functionalized Acupuncture Needle. Sci Rep 6, 28018 (2016). (DOI: https://doi.org/10.1038/srep28018)2）Tang, L., Li, Y., Xie, H. et al. A sensitive acupuncture needle microsensor for real-time monitoring of nitric oxide in acupoints of rats. Sci Rep 7, 6446 (2017). (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-017-06657-3)3）Tang, L., Du, D., Yang, F. et al. Preparation of Graphene-Modified Acupuncture Needle and Its Application in Detecting Neurotransmitters. Sci Rep 5, 11627 (2015). (DOI: https://doi.org/10.1038/srep11627)关于江苏瑞明（点击进入在线展位）江苏瑞明生物科技有限公司是一家集研发、生产与销售单细胞检测仪及其它高端生物化学检测设备的高科技企业。公司坐落于风景宜人的江苏省宜兴经济技术开发区光电子产业园。公司目前的主要产品为纳米光电生化检测仪，该设备采用世界首创且具有自主知识产权的技术，将精密光、电探测与纳米加工有机的结合为一体，实现了对单个活细胞在亚细胞水平的实时在线同时检测,填补了国内在此单细胞检测领域的空白。此设备在生命科学、医学、药理学或毒理学、农业、食品科学、生物能源等领域有着广泛的应用。公司目前主要产品有四大类，仪器设备、耗材、试剂和微流控及生物芯片。公司已有发明专利十几项，高新技术产品多项。（更多详情点击查看）

自然杀伤细胞（Natural Killer, NK）是先天淋巴细胞的亚群之一，但缺少抗原特异性。NK细胞的效应功能和靶细胞的识别是由对NK细胞表面受体的激活和抑制来平衡调节的，这些表面受体可以区分“自身”抗原、“改变的自身”抗原和“缺失的或非自身”抗原，因此，在消灭异常细胞的同时，可以避免攻击正常的细胞。1-3（图1）图1 – NK细胞识别自身/缺失的/非自身抗原细胞示意图NK细胞在抗肿瘤和抗病毒反应中起关键作用4-6。目前，各种转化研究和临床试验正在利用NK细胞独特的信号通路及其强大的抗肿瘤活性，通过多种手段比如CAR-NK细胞，来治疗血液和实体肿瘤。6研究显示，NK细胞表达的NK细胞受体和其他标记物种类繁多，因此，高参数流式细胞术对于全面的NK细胞表型分析是很有必要的。考虑到越来越多的NK细胞研究需求，Cytek推出了一款 16色 （18标记）NK 细胞免疫分型试剂，该试剂可在3激光以上配置的Cytek® 全光谱流式细胞分析系统上使用，仅需一管样本，研究者即可方便快捷的对人NK细胞免疫表型进行全面深入的分析。（图2）图2- Cytek® 16色人NK细胞免疫分型试剂Cytek® 16色人NK细胞免疫分型方案可识别和表征三种主要的人类NK细胞亚群：早期NK细胞（CD16- CD56bright），成熟NK细胞（CD16+CD56dim）和晚期NK细胞（CD16+CD56-），并支持对这三种NK细胞亚群的成熟和激活状态、迁移潜力、以及NK细胞表面的激活和抑制受体的表达进行分析。此外，该方案还可分析更多NK亚群，如CD226-CD56dim NK细胞，及CD57+CD56dimCD16+ NK细胞7-11。（图3）图3- 不同状态下的NK细胞示意图Cytek® 16色 NK 细胞免疫分型方案是一款预优化的试剂组合产品，避免了耗时的、耗费劳动力的、且昂贵的方案设计与优化。该方案详细的试剂组成请参考下表1。同时，方案经过系列测试，证实可以很好兼容人外周血单个核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells, PBMCs）样本和EDTA采集管收集的血液样本。表1：Cytek® 16色NK细胞免疫分型方案（P/N R7-40011）的组成。方案可添加ViaDye&trade Red Fixable Viability Dye Kit (P/N R7-60008)作为死活染料。Cytek® 16色 NK 细胞免疫分型方案识别NK细胞及其激活状态的数据分析设门策略如下图4所示，依次进行单细胞门和非红细胞（non-RBC）设门后，通过进行谱系（CD14、CD19、CD123）阴性、CD3-、淋巴细胞、及HLA-DR-CD127- 系列设门，识别出NK细胞。利用CD56和CD16绘制二维点图，以确定三种主要的NK细胞亚群：早期NK细胞（CD16- CD56bright），成熟NK细胞（CD16+CD56dim）和晚期NK细胞（CD16+CD56-）。在代表总NK细胞群的密度图中，显示了各个NK细胞标记 vs. CD56，以及CD159a vs. CD159c 的表达情况。（图4）图4- 使用Cytek® 16色NK细胞免疫分型方案数据分析设门策略。数据来自于EDTA管收集的健康供者的全血样本。Cytek 还提供以下工具来进一步优化您的实验室工作流程，提高工作效率： &bull 完整的样品制备、染色和获取操作流程 &bull 实验及分析模板参考文献：Arachchige, A.S.P.M. (2021) Human NK cells: From development to effector functions. Innate Immunity 27(3): 212-229.Sivori, S., et al. (2019) Human NK cells: surface receptors, inhibitory checkpoints, and translational applications. Cellular & Molecular Immunology 16: 430-441.Kumar, V., McNerney, M. A new self: MHC-class-I-independent Natural-killer-cell self-tolerance. Nat Rev Immunol 5, 363–374 (2005). https://doi.org/10.1038/nri1603Bjö rkströ m, N.K., et al. (2022) Natural killer cells in antiviral immunity. Nature Reviews Immunology 22: 112-123. Cooper, M.A., et al. (2001) The biology of human natural killer-cell subsets. Trends Immunol. 22(11): 633-640.Ghaedrahmati, F., et al. (2023) Targeting immune checkpoints: how to use natural killer cells for fighting against solid tumors. Cancer Commun. 43(2): 177-213Stannard, K.A., et al. (2019) Human peripheral blood DNAM-1neg NK cells are a terminally differentiated subset with limited effector functions. Blood Adv. 3(11): 1681-1694.Lopez-Vergès, S., et al. (2010) CD57 defines a functionally distinct population of mature NK cells in the human CD56dimCD16+ NK cell subset. Blood 116(19): 3865-3874.Martinet, L.A., et al. (2015) DNAM-1 expression marks an alternative program of NK cell maturation. Cell Rep. 11: 85-97.Kurioka, A., et al. (2018) CD161 Defines a functionally distinct subset of pro-inflammatory natural killer cells. Front. Immunol. 9: 486Bjö rkströ m, Niklas K., Hans-Gustaf Ljunggren, and Johan K. Sandberg. "CD56 negative NK cells: origin, function, and role in chronic viral disease." Trends in immunology 31.11 (2010): 401-406.

前言当我们进行细胞实验的时候，很多时候都会对培养或者消化细胞的数量进行计算，最常规的就是细胞计数了。原始的细胞计数方法是通过对细胞进行染色，在显微镜下人工观察细胞状态判断细胞死活，进行计数。显微观察是细胞计数的基本原理，但是人工细胞计数是一件非常耗时耗力的工作，特别是要面对大量样本的计数需求时，因此就衍生出了细胞计数仪。我们常见的细胞计数仪是这样的：图源：网络，侵删这些自动细胞计数仪的原理又是怎样的呢？它们的底层原理是这样的：图源：网络，侵删其实自动细胞计数仪就是一个简化版的显微镜，然后搭载了对图片进行识别的软件功能，从而实现对细胞的计数。既然自动细胞计数仪可以做到，那么专业显微镜一定可以做得更好。Echo Rebel和传统的细胞计数仪不同，其具有极高的普适性，无需细胞计数仪的专用耗材，无论载玻片还是培养皿都可以进行计数。Echo Rebel的细胞计数仪是这样的：还可以是这样的：与传统的细胞计数仪相比，Echo Rebel细胞计数采用嵌入式设计，与显微镜完美融合，细胞计数时间短，普适性高，无需专用耗材，使用和维护成本低。你以为这就结束了，不，我们还可以这样：