凝胶成像系统分析

摘要： 过去，研究人员为了确保凝胶结果完美需要进行辛苦的工作：通过不断重复进行保存凝胶，或者凝胶存档(a record of the gel)的工作，在记录他们辛辛苦苦得来的凝胶结果上花费了许多时间和精力。然而今天的我们已经不再需要如此手工化的操作了，我们可以利用许多商品化的凝胶成像系统快速而准确的记录下实验结果，并且可以方便地获得分析和组织实验的数据。而且凝胶成像系统也已经不仅仅是作为一种凝胶记录的手段，普遍应用于蛋白、DNA的凝胶记录中了，更是一种印迹分析，数据获得的方式　　Introduction　　过去，研究人员为了确保凝胶结果完美需要进行辛苦的工作：通过不断重复进行保存凝胶，或者凝胶存档(a record of the gel)的工作，在记录他们辛辛苦苦得来的凝胶结果上花费了许多时间和精力。然而今天的我们已经不再需要如此手工化的操作了，我们可以利用许多商品化的凝胶成像系统快速而准确的记录下实验结果，并且可以方便地获得分析和组织实验的数据。而且凝胶成像系统也已经不仅仅是作为一种凝胶记录的手段，普遍应用于蛋白、DNA的凝胶记录中了，更是一种印迹分析，数据获得的方式。　　不管是什么用途，刚开始的时候凝胶成像系统的组件都是相似的。Alpha Innotech的产品经理Hanh Lee就曾说，“表面上看来，所有的凝胶成像系统看上去和操作起来很相似：它们都有一个相机、一个黑暗的‘围栏’与获取和分析凝胶图片的软件。”但是，更深入的进行了解，你就会发现大部分凝胶成像系统提供了不同的产品特性来满足不同科学研究的需要。　　要挑选一个合适的凝胶成像系统，各人需要根据目前的预算和将来研究需要来决定，市场上有众多的类型和型号可供选择，但是大家要务必记住经常留意最新的产品动向——快速发展的光学技术和成像分析软件也许能实现你以前想都不敢想的方便操作。　　A range of specifications for far-ranging needs　　首先值得一提的当然是分别在在2004年和2006年获得凝胶成像分析系统生命科学产业奖的Bio-Rad公司的产品，Bio-Rad公司提供了各种不同的产品特性满足客户的不同科学研究需要。例如，Bio-Rad公司的ChemiDoc XRS系统就是为高分辨率的化学发光和荧光成像用途设计的。该系统的特点包括：1.3兆的超级冷却CCD照相机、一个紧密不透光的暗室、一个滑行的透射仪、一个的由软件控制变焦、聚焦、光圈、实时成像和动态平场处理的伸缩镜头。该公司还提供另外一种更基础用途的型号Gel Doc XR，主要用于快速高分辨率成像，但没有化学发光成像功能。该系统包含一个暗室、一个1.4兆像素的CCD照相机、UV和白光照明、琥珀色滤光玻片和UV防护罩。Gel Doc XR系统也可以升级为ChemiDoc XRS系统，两种系统都包含了图像获取和分析软件 ——Quantity One。虽然像ChemiDoc XRS等系统的高科技特性对于新用户来说听起来有点不习惯，但是Bio-Rad公司的CCD成像技术产品经理Jill Raymond表示，“Bio-Rad的凝胶成像系统的关键特点就是设计的简易性——几乎能满足所有顾客的需要。”　　Bio-Rad公司还提供两种分辨率更高和灵敏度更好的凝胶成像系统型号：VersaDoc Model 4000和VersaDoc Model 5000。VersaDoc Model 4000系统具备一个3.2兆像素的CCD相机，提供了最佳的分辨率。该系统尤其适用于蛋白组分析，例如可以利用Quantity One 1-D分析软件来估计蛋白样品的分子量和数量，也可以利用PDQuest 2-D分析软件来分析蛋白表达产物的差异。　　VersaDoc Model 5000系统则运用了高级的量子效应、蓝光增强的CCD相机，该相机通过过冷光源(supercooled)来优化低亮度情况下的图片成像。通过Quantity One 1-D分析软件就能轻松估计样品的丰度差异。　　知名的Alpha Innotech公司在科学研究和预算要求方面也提供了广泛的，可供选择的产品，　　比如目前相对新型和高端的产品——FluorChem SP，这是一种可以用于化学发光、荧光、和可见光应用的产品。　　Alpha Innotech公司宣称通过FluorChem SP，希望能设定近期发展起来的电子致冷型CCD(cooled CCD camera)相机技术的行业标准，包括分辨率、灵敏度、动态范围和性能等方面的标准。而且Alpha Innotech也相信他们公司提供的相机产品的规格有着其他公司不能比拟之处：高分辨率(科学研究级的CCD)、4兆象素、低信噪比、低暗电流(dark current)、绝对的和可调的制冷温度(用于更高端的系统)。　　除了4兆象素的分辨率外，FluorChem SP还提供了Alpha Innotech公司的AlphaEaseFC软件。其特有的算法通过三维图像轮廓成像、图像锐化和降低信噪比等技术改进了成像分辨率。AlphaEaseFC软件提供了可以简单易用的单击完成1D泳道分析、2D点密度、MW/Rf(分子量/迁移率)计算、克隆和细胞计数、微量滴定盘分析、芯片分析、物距测量和凝胶评分等功能。　　另一方面，Alpha Innotech公司也提供给用户一种经济实惠的选择——入门级的AlphaDigiDocRT 2产品，这是一种实时的凝胶成像系统，只要具备一台电脑(通过USB连接)、一台UV透射仪就能使用。当然这是一种stand-alone版的成像产品，也就意味着它不具备一些昂贵的系统提供的许多图像分析选项。　　AlphaDigiDocRT 2具有高达8兆的分辨率(8位灰度或者24位彩色成像)、在软件控制下具有4倍的光学变焦和自动聚焦等性能。该系统还包含了AlphaEaseFC图像获取软件，用于控制变焦、自动聚焦、分辨率和曝光时间，含有自动图像增强和数据管理工具，除此之外AlphaDigiDocRT 2外形小巧，经济实惠，是小型和拥挤的实验室的理想选择之一。　　The importance of upgradeability　　假如你现在就需要一台凝胶成像系统，虽然目前你们实验室很小并且预算很紧，或者你不需要很多花俏的凝胶成像系统的功能，但是预知将来可能会需要更多复杂的性能的时候，最好购买一台能允许你升级到满足你将来需要的凝胶成像系统。　　有一些公司提供了这种服务，比如Alpha Innotech公司——任何顾客购买了带有DE-500操作室的入门级凝胶成像系统，就对系统进行升级而不需要买一套全新的系统。另外以上提到的Bio-Rad公司的GelDoc XR 和ChemiDoc XRS也是可升级的系统。　　除此之外，Kodak公司的分子成像系统就其高级市场专员Allison Sova的表述：“Kodak公司的Gel Logic的凝胶成像系统家族使得研究者能选择目前所需要的性能，并且可以将来可以经济而简易的升级系统以满足将来的需要。简单的来说，Kodak公司提供给研究者更大的灵活性来满足他们实验室对成像能力不断增加的要求”，也是一种可以升级的系统。　　Kodak’s Gel Logic 100是Kodak公司的基础型成像系统，它包含一个1兆象素的数码CCD相机、一个Gel Logic成像操作室、一个溴化乙锭带通滤波器。并且Kodak公司award-winning Molecular Imaging软件提供了其他成像系统所没有的特性，该软件可以在Mac操作系统或者Windows操作系统中使用。假如Gel Logic 100系统还不能满足你的需要，Kodak公司还提供了完整系列的数码凝胶成像和印迹成像系统——DNA 和 RNA凝胶成像，或者蛋白凝胶、印迹、或者平板成像等。　　比如Gel Logic 2200数码成像系统，Gel Logic 2200数码成像系统是Kodak公司顶级的凝胶成像系统。 Gel Logic 2200运用了2.2兆像素致冷型CCD相机，适用于更高灵敏度的化学发光和低亮度荧光检测，该系统还整合了白光和紫外光光源。Kodak公司称，该系统能检测皮摩尔至飞摩尔水平的荧光信号，达到与放射性自显影胶卷一样的灵敏度。　　另外，大范围生产凝胶成像系统的厂商还有Syngene——Synoptics公司的一个分公司。Synoptics公司的Paru Oatey说“基本上你可以根据研究需要和经费预算来选择相机、光源和滤光镜等配置，这将确保不会在一个系统中不需要的部件上花费多余的钱。”　　InGenius是Syngene公司的低预算型凝胶成像产品，可以根据选择不同的相机达到不同的分辨率。InGenius系统小巧易用，包括一个暗室，一个0.3-2兆像素的CCD相机(视型号而定)。　　G Box是该公司的另一个高端产品，一个更先进的凝胶成像和分析系统。该系统可以根据不同的应用选择三种不同分辨率的CCD相机，可以选择自动伸缩镜头或者手工镜头，电脑驱动或者手动滤光选择器，根据不同用途的光源选择，符合人体工程学外形设计的暗室。Syngene公司最近推出了一款高分辨率的G Box型凝胶成像产品——G Box Chemi XT16，该系统具有一个超致冷型、低噪音、高分辨率的4兆像素的CCD相机，适合灵敏的化学发光用途。除了自带的暗箱外，系统还包括安置在头顶的白光和紫外光透射光源。每一台