智能触控细胞状态分析仪

01 两种通量选择CCEasy全自动高通量细胞计数分析仪镁伽CCEasy全自动高通量细胞计数分析仪，以高通量细胞分析技术为核心，兼容台盼蓝、荧光（AO/PI）两种染色方式，能自动化完成细胞计数、活率检测及生长情况分析，实现高效率、高质量、标准化的活细胞在线检测。机型提供24位转盘和96孔板两种选择，支持进行自动化整合，充分满足多领域的细胞分析实验需求。全自动24通量细胞计数分析仪全自动96通量细胞计数分析仪 滑动查看更多 CCEasy的软件系统通过高精度视觉检测系统结合智能主动学习Al算法，能在短时间内对多细胞样本进行高精度识别和计算，为细胞分析和质量控制提供更加可靠的自动化解决方案！02 全流程自动化无需人工介入，让细胞计数分析更智能标准高效全程标准化检测，无需人工介入，兼容24位转盘或96孔板不间断连续测样；无需设置细胞参数，即可准确识别细胞状态和数量。快速灵敏解放双手，预置试剂包，无需人工混合染料与样品；检测耗时短，1min内即可完成单个样品的制备及检测。智能管理多级用户、多级权限管理，支持电子签名、电子记录存档，符合FDA21 Part11要求。降本增效内置可长期持续使用的检测池，无需一次性细胞计数板，帮助客户节省耗材成本。 细胞计数分析仪运行流程 03 数据验证符合GMP规范，细胞质量控制更可靠标准颗粒梯度测试结果通过CCEasy细胞计数分析仪测试多种稀释倍数下标准颗粒的数量，测试数据呈现良好线性趋势，R2高达0.998，表明CCEasy细胞计数仪具有良好的准确性和一致性。以下分别为镁伽CCEasy24通道细胞计数仪测试数据和96通道细胞计数仪测试数据。多细胞样本直径测定通过CCEasy细胞计数仪对多细胞样本的直径进行测试，结果显示，通过24通道和96通道的细胞计数仪测量细胞直径，两台设备测量结果偏差非常小，具有良好的重复性。

默克密理博秉承一贯的创新理念，突破流式研发的思维定式，带来了革命性创新一代Muse&trade 智能触控细胞分析仪。内置Pad版触屏式电脑，结合全面的预置细胞分析常规实验方案，为您开创前所未有的流式操作新体验。您只需动动手指，即可实现包括：细胞计数，细胞活性，细胞周期，细胞凋亡等在内的细胞分析常规实验。分分钟让您体验悦动指尖的细胞分析艺术。 除此之外，默克密理博还将为Muse&trade 平台不断开发更多细胞分析的预置实验方案，近期8个预置实验方案即将推出：涉及Caspase 凋亡通路、线粒体损伤、免疫分型、淋巴细胞活力分析、细胞信号通路、DNA损伤等多个研究应用领域。用户将全部免费获得预置实验方案的软件升级。 请欣赏Muse 智能触控细胞分析仪介绍视频 申请试用 | 索取MUSE资料 | 询价 更多详情，请点击此处 默克密理博：新流式，新思维 &mdash &mdash 全新的流式平台，全新的学术思维

近日，中国科学院微电子研究所健康电子中心研究员黄成军、副研究员赵阳团队，在单细胞电学特性流式分析方法及高通量实时分析仪器研究方面取得重要进展。 单细胞电学特性生物传感与分析技术为单细胞生物物理学研究提供了新维度。该技术已被证明在全血分析、肿瘤细胞分型和免疫细胞状态评估方面具有重要的应用潜力。然而，现有的电学检测方法难以实现高通量实时性分析，限制了需要大量系统实验的单细胞电学特性研究的开展。 面该团队提出了快速并行物理拟合求解器，仅需0.62 毫秒即可在线求解出单个细胞膜比电容和细胞质电导率。与传统求解器相比，在不损失准确度的前提下，速度提升了27000倍，且不需要任何数据预采集和预训练过程，进一步实现了基于物理模型信息的实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）（图1）。该技术可在50分钟内实时表征高达100902个单细胞，具有高稳定性、高通量、实时化和全流程自动化等特点。作为示范应用，该团队对药物处理后HL-60中性粒细胞脱粒现象这一典型的快速变化的生物过程进行实时表征分析。与普遍采用的神经网络辅助加速方法对比研究表明，piRT-IFC具有速度快、准确度高和泛化能力强的优势，具备广泛的应用潜力。 相关研究成果以piRT-IFC: Physics-informed real-time impedance flow cytometry for the characterization of cellular intrinsic electrical properties为题，发表在《微系统与纳米工程》（Microsystem and Nanoengineering）上。该研究由微电子所和计算技术研究所合作完成。近年来，该课题组面对单细胞物理特性检测存在敏感机理不明和技术实现困难等关键技术瓶颈，开创性提出了基于微流控技术的“交叉压缩通道”敏感新原理和单细胞电学模型，建立了基于微流控芯片的单细胞电学特性高通量定量检测方法，检测参数包括细胞膜比电容和胞浆电导率，通量比膜片钳等常规方法高10000倍，并进一步研发出实时高通量单细胞电学特性流式分析仪（图2）。仪器入选中国科学院自主研制科学仪器名录，与首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京胸科医院、计算所等单位合作，成功用于脑卒中动物模型、癌症病人样本、药物模型等领域的多种细胞的分析，为肿瘤/脑卒中等精准诊断、药物筛选等提供了有力工具，并发现了新型标志物，验证了相关药物候选分子的作用、获得授权专利。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、北京市、中国科学院的支持。阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）原理样机、核心微流控芯片、设备交互界面、典型结果和自动化实时数据处理流程 图2. 基于微流控芯片技术的单细胞电学特性活体单细胞分析仪（左）及核心微流控芯片（右）

实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）研发进展单细胞电学特性生物传感与分析技术为单细胞生物物理学研究提供了新维度。该技术已被证明在全血分析、肿瘤细胞分型和免疫细胞状态评估方面具有重要的应用潜力。然而，现有的电学检测方法难以实现高通量实时性分析，限制了需要大量系统实验的单细胞电学特性研究的开展。 近日，中国科学院微电子研究所健康电子中心研究员黄成军、副研究员赵阳团队，在单细胞电学特性流式分析方法及高通量实时分析仪器研究方面取得重要进展。该团队提出了快速并行物理拟合求解器，仅需0.62 毫秒即可在线求解出单个细胞膜比电容和细胞质电导率。与传统求解器相比，在不损失准确度的前提下，速度提升了27000倍，且不需要任何数据预采集和预训练过程，进一步实现了基于物理模型信息的实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）（图1）。该技术可在50分钟内实时表征高达100902个单细胞，具有高稳定性、高通量、实时化和全流程自动化等特点。作为示范应用，该团队对药物处理后HL-60中性粒细胞脱粒现象这一典型的快速变化的生物过程进行实时表征分析。与普遍采用的神经网络辅助加速方法对比研究表明，piRT-IFC具有速度快、准确度高和泛化能力强的优势，具备广泛的应用潜力。 相关研究成果以piRT-IFC: Physics-informed real-time impedance flow cytometry for the characterization of cellular intrinsic electrical properties为题，发表在《微系统与纳米工程》（Microsystem and Nanoengineering）上。该研究由微电子所和计算技术研究所合作完成。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、北京市和中国科学院的支持。近年来，该课题组面对单细胞物理特性检测存在敏感机理不明和技术实现困难等关键技术瓶颈，开创性提出了基于微流控技术的“交叉压缩通道”敏感新原理和单细胞电学模型，建立了基于微流控芯片的单细胞电学特性高通量定量检测方法，检测参数包括细胞膜比电容和胞浆电导率，通量比膜片钳等常规方法高10000倍，并进一步研发出实时高通量单细胞电学特性流式分析仪（图2）。仪器入选中国科学院自主研制科学仪器名录，与首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京胸科医院、计算所等单位合作，成功用于脑卒中动物模型、癌症病人样本、药物模型等领域的多种细胞的分析，为肿瘤/脑卒中等精准诊断、药物筛选等提供了有力工具，并发现了新型标志物，验证了相关药物候选分子的作用、获得授权专利。论文链接 图1. 实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）原理样机、核心微流控芯片、设备交互界面、典型结果和自动化实时数据处理流程 图2. 基于微流控芯片技术的单细胞电学特性活体单细胞分析仪（左）及核心微流控芯片（右）

活动日期：即日起到2012年12月31号 　　发酵过程中，细胞浓度是一个非常重要的生理参数，不但可以计算比生长速率，底物消耗速率、生物量产率和维持系数等参数，还可以及时判断是否有染菌等异常情况发生。目前测量细胞浓度的方法主要有化学法(DNA/RNA分析)和物理法(干重、光密度、呼吸商等)两大类。一般来说，与物理法相比，化学法能较准确的测量有代谢活性的生物量，缺点是花费时间长，而利用物理法测量，无法区分处于悬浮状态的颗粒和微生物，也无法分别活死细胞。 　　法国foagale根据细胞的介电特性，推出全新的在线活细胞浓度分析仪EVO200，该仪器不仅可以以光密度(OD)法测定发酵液中总细胞的浓度，还可以根据电容法测定活细胞的浓度，配合特有分分析软件和扫描软件，仪器可以分析发酵过程中细胞的比活力和比生长速率，得到细胞状态的各项参数和细胞的平均直径，帮助您及时了解生物过程的变化。是现在生物制药工业和发酵过程的理想的过程分析工具，仪器符合GMP和FDA的要求。 　　为了使中国的用户能够体验到这项最新的监测技术，给中国的发酵行业提供一项全新的监测手段，大昌华嘉公司联合法国fogale公司在中国开展全面的样机试用和在线细胞浓度解决方案活动，现在您只需要填写申请表格，发送至：joyce.hu@dksh.com 我们会第一时间安排工程师和仪器为您提供全面的支持服务,并有机会得到样机试用的机会。 　　仪器特点： 　　1：浊度法OD600(光密度)检测总细胞浓度 　　2：电容法检测活细胞浓度，无需染色 　　3：总细胞和活细胞同时测量确定细胞的比生长速率 　　4：符合FDA和GMP的要求，可提供证书 　　5：支持SIP/CIP，没有维护耗材 　　6：快速、准确、信号稳定 　　7：仪器自动记录，可以实现生物量反馈控制 　　8：彩色触摸屏显示 　　技术参数： 　　生物量浓度范围电容率 0-700pF/cm 　　动物细胞：最小105细胞/ml ， 最大109细胞/ml 　　酵母，细菌，真菌：1g/L-200g/L干重 最小5g/L(高耗氧培养基中) 　　分辨率0.01*106细胞/ml 　　0.02g/L酵母干重 　　电导范围0.5-100ms/cm 　　选配选配生物量分光光度计：进行细胞生物特性图谱分析 　　选配连续培养模式 　　数据存储内置数据存储卡 　　密封性IP65保护.不锈钢密封 　　模拟输出4-20mA模拟信号 　　数值输出OPC协议， USB, Mod BUS数据输入/串口 　　探头类型12mm直径(120-420mm长)、25mm直径 　　一次性传感器 　　卫生型卡箍街头、316不锈钢，头部4个白金电极，EPDM O型密封圈 　　法国fogale公司evo200仪器主要特点和介绍： 　　http://www.instrument.com.cn/netshow/SH102538/C146411.htm 　　http://www.fogalebiotech.com/biotech-biomass-sensor/evo 回执表 姓名 客户编号： 职务 单位/部门 地址 邮编： 电话 传真: Email 以前的细胞浓度测定方法 所用细胞 1. 动物细胞 2. 真菌、酵母 3. 细菌 4. 植物细胞 5．藻类 6. 其他 科研方向 1.科学研究 2.生物制药、疫苗、抗体 3.发酵饮料 4.食品发酵 5.其他

一、项目基本情况项目编号：DUTASZ-2022734项目名称：大连理工大学多维度全自动细胞分析仪采购项目预算金额：215.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：215.0000000 万元（人民币）采购需求：本项目拟采购多维度全自动细胞分析仪1套。主要应用于基础研究领域，结合实时长时间观察、自动分析的特点，在细胞生物学领域已建立了非常成熟的实验和应用方案，细胞毒性和药物筛选，在肿瘤学、免疫学和神经科学等具有广泛的应用。技术指标：标准培养箱中运行，无需附带控温设备；实时监控细胞使细胞不离开培养箱；拍摄中载物台不动，移动物镜转盘实现多个孔板的拍摄，避免样品挪动对细胞状态和对焦的影响；能够同时拍摄6块6-384孔微孔板。可同时进行多组对照实验的成像和分析；仪器能够同时运行6个以上拍摄程序，并设定不同的拍摄间隔，可自由设置实验类型、物镜倍数、容器类型、观察区域、不同的观察周期等参数,运行时互不影响；连续长时间成像可达数周或数月。自动对焦，采集活细胞随时间变化的图像，可以输出活细胞动态随时间变化的录像；同时有4倍、10倍和20倍三种高清物镜自动切换；有红色及绿色滤镜；具有全孔成像功能；多任务及多用户具兼容性；可自动生成伪彩与定量图表。具体要求详见招标文件。注：本项目已经财政部门审核，接受进口产品投标，本文件所称进口产品是指通过中国海关报关验放进入中国境内且产自关境外的产品。合同履行期限：签订合同之日起，180个日历日内货到安装调试验收合格本项目( 不接受 )联合体投标。二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定。2.落实政府采购政策需满足的资格要求：1)非专门面向中小企业采购项目；2)中小微企业、监狱企业、残疾人福利性单位、节能、环保产品优先采购等；3）截至开标时间，经“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）、“中国政府采购网”网站（www.ccgp.gov.cn）查询，被列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单的不得参加本采购项目，查询结果以评审过程中现场网络截图为准；4）单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得参加同一合同项下的政府采购活动。为本采购项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的供应商，不得再参加本采购项目的采购活动。3.本项目的特定资格要求：代理商须提供制造商合法有效授权复印件加盖公章（进口设备需提供，国产设备无需提供授权）。三、获取招标文件时间：2022年11月20日 至 2022年11月25日，每天上午8:30至11:30，下午13:00至16:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：大连市西岗区晨光街八号一楼(大连富越项目管理有限公司会议室）方式：现场报名或通过电子邮箱提交报名材料扫描件进行报名。 现场报名：在招标文件发售期内，报名时携带将营业执照(或事业单位法人证书)副本复印件、法定代表人身份证明（法定代表人报名提供）或法人授权委托书原件及被授权人身份证原件，上述证明材料须加盖公章，报名后，发售招标文件。 通过电子邮箱提交报名材料扫描件进行报名：在招标文件发售期内，申请报名和购买招标文件的投标人请将营业执照(或事业单位法人证书)副本复印件、法定代表人身份证明（法定代表人报名提供）或法定代表人授权委托书（授权委托人报名提供，应附法人代表和被授权人的身份证明复印件）招标文件费汇款凭证（招标文件费须以公司电汇方式至采购代理人公司银行账户，须备注项目名称及投标人名称）、上述材料加盖公章、扫描后发至电子邮箱dlfuyue2@126.com，经采购代理人确认报名后，发售招标文件，确认报名后需填写报名登记表，将所有报名材料邮寄给采购代理人。售价：￥300.0 元，本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间：2022年12月13日 13点30分（北京时间）开标时间：2022年12月13日 13点30分（北京时间）地点：大连市西岗区晨光街八号一楼(大连富越项目管理有限公司会议室）五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜无七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：大连理工大学地址：辽宁省大连市高新园区凌工路2号大连理工大学科技园大厦C座411室联系方式：李老师/孙老师；0411-84709969/847062972.采购代理机构信息名 称：大连富越项目管理有限公司地　址：041186665011联系方式：孙元直 肖丽娜3.项目联系方式项目联系人：孙元直 肖丽娜电话：041186665011

仪器信息网讯 金秋九月，两年一度的行业盛会，第十九届分析测试学术报告会暨展览会（简称：BCEIA 2021）于2021年9月27-29日在北京中国国际展览中心（天竺新馆）召开。作为BCEIA的重要组成部分，9月28日，由中国分析测试协会和清华大学化学系联合举办的第三届微流控细胞分析学术报告会在中国国际展览中心天竺新馆召开，旨在为从事相关领域专家学者、科研人员等提供多学科交叉学术交流平台，展示微流控细胞分析领域的最新科研成果。会议当天参会人员逾百人，现场座无虚席。 开幕式现场清华大学化学系林金明教授致辞会议首日，共有10余位专家分别作精彩主题报告：报告人：东北大学 王建华教授 报告题目：《等离子体质谱（单）细胞分析研究》王建华教授介绍了基于等离子体质谱（ICP-MS）的单细胞分析研究。基于流式进样，用时间分辩ICP-MS分析单细胞中微量铬，发现细胞铬浓度与培养液中Cr(III)或Cr(VI)密切关联。三维微交叉液滴发生与ICP-MS联用，使多细胞事件概率小于0.005%，发现MCF-7细胞摄取金纳米粒子时存在明显异质性。利用平面和三维螺旋通道-惯性流辅助单细胞操控，实现高通量单细胞进样，结合ICP-MS分析单细胞对金属纳米粒子的摄取及分布。结合核酸适配体修饰的金纳米粒子与肿瘤细胞表达的biomarker蛋白的相互作用，可检测单个循环肿瘤细胞。报告人：复旦大学 刘宝红教授报告题目：《基于微流控芯片的单细胞检测》刘宝红教授介绍了一系列单细胞单分子成像技术。在生物体内，细胞生活在复杂的微环境中，细胞通过感知周围微环境的变化而调节自身行为和功能，从而影响细胞的形态、基因表达、蛋白质水平和定位，因此，需要发展微纳尺度的微环境模拟和测量方法。在这些变化过程中，蛋白质及其微环境中分泌的特异性生物分子的差异表达起到了关键的作用。该课题组发展了一系列单细胞单分子成像技术，实现了对细胞内外代谢小分子、miRNA、蛋白质等的成像与监测；研究了在微纳限域条件下细胞及其关键生物分子的高灵敏度测量。报告人：上海交通大学医学院分子研究院 张鹏研究员（代厦门大学 杨朝勇教授） 报告题目：《单细胞精准捕获与测序》张鹏教授介绍了该课题组在开发高通量单细胞捕获和分析研究的进展。张鹏教授介绍了利用分子凝胶，实现适体文库三维结构精确调控；利用焓变驱动筛选，提高适体环境适应性。应用机器辅助学习，提高筛选效率。提出协同捕获策略，构筑系列仿生多价和刺激影响界面，实现临床外周血样品CTC高效捕获，开发了无创肿瘤筛查试剂盒。报告人：西安交通大学 赵永席教授报告题目：《单细胞核酸扩增分析》赵永席教授介绍了该课题组在单细胞核酸扩增分析工作进展。核酸是携带遗传信息的重要物质，参与细胞生长、发育、增殖等基本过程。系统分析胞内的核酸序列、碱基修饰以及空间邻近关系等多层次特征，是理解细胞状态、探索生命过程的基础。此次报告将围绕细胞内核酸种类多、同源序列差异小、碱基修饰结构相似、空间邻近距离小所导致的分析检测难题，发展DNA编码扩增分析方法，实现核酸的精准识别与高灵敏定量分析，在单细胞水平解析生命过程与疾病进程中的核酸信息。报告人：中科院大连化学物理研究所 陆瑶研究员报告题目：《基于微流控芯片的单细胞分泌分析技术研究》陆瑶研究员介绍了该课题组在基于微流控芯片的单细胞分泌分析技术研究工作进展。在单细胞水平对这一小部分细胞分泌的生物分子信号实现高灵敏的检测，不仅有助于更清晰认识这些细胞的状态、个体之间的差异/联系等群体细胞研究方法无法分辨的信息，也将有助于发现细胞分泌的异常及其与疾病、药物反应的关系。该课题组利用条形码微流控芯片围绕单细胞分泌谱多组学分析、单细胞分泌谱动态分析、单细胞仿生微环境构建及单细胞操控等方面开展研究，加深了对细胞分泌、通讯异质性规律的认识，并有望为稀有细胞分析等应用提供技术支持。报告人：华中科技大学 刘笔锋教授报告题目：《微流控芯片高通量单细胞分析新方法》刘笔锋教授介绍了该课题组在微流控芯片高通量单细胞分析新方法开发工作进展。单细胞分析是当前分析化学研究的热点，对于揭示细胞异质性及其机制具有重要科学意义，在肿瘤、神经科学、发育生物学和精准医学等领域具有重大应用。刘笔锋重点介绍基于微流控芯片的单细胞分析新技术，聚焦如何实现高通量单细胞分析，包括单细胞水平的化学灌流刺激、药物评价和微生物筛选与分选等及其在生物医学与环境中的应用。报告人：深圳大学 张学记教授报告题目：《微流控芯片细胞多维度分析》张学记教授介绍3D打印技术快速制备可拆卸的微流控装置用于重构肿瘤微环境，该方法极大的便利了以无标记的方式对细胞进行分析和测定。报告人：清华大学 何彦教授 报告题目：《单个纳米颗粒细胞摄取的动态过程分析》何彦教授采用单颗粒暗场成像技术，系统地分析了等离子激元金纳米棒 (AuNR) 在不同条件下的内吞动力学，为细胞摄取纳米颗粒提供了完整的物理图像，为纳米毒性和精准纳米医学的进一步发展提供了重要参考。报告人：国家纳米科学中心 孙佳姝研究员报告题目：《基于微纳传感技术的肿瘤液体活检》孙佳姝研究员介绍了细胞外囊泡作为生物标志物在疾病诊断方面的应用。孙佳姝课题组开发了快速、灵敏、低成本微流控热泳适体传感器与机器学习算法相结合，提高了对乳腺癌和前列腺癌的精准检测，该方法为无创活检提供了新思路。报告人：武汉大学 赵兴中教授 报告题目：《从循环肿瘤细胞到有核红细胞》外周血中的稀有细胞对作为精准医疗的前提和基础的精准诊断，具有不可替代的作用。赵兴忠教授就循环肿瘤细胞和核红细胞这两种外周血稀有细胞的研究进展做了报告。报告人：哈尔滨工业大学 朱永刚教授 报告题目：《细胞代谢物的微流控检测》朱永刚教授介绍了用于检测细胞代谢物(如葡萄糖和乳酸)的微流控装置，并且介绍了基于液滴技术的单细胞蛋白质分析的发展现状。报告人：北京工商大学 林玲教授 报告题目：《3D微流控肿瘤微环境用于细胞代谢产物的研究》林玲教授介绍了基于微流控技术构建的3D细胞共培养模型以及3D肿瘤微环境模型，并介绍了这些模型在药物诱导以及代谢检测等方面的应用。报告人：岛津（中国）公司 韩美英博士 报告题目：《微流控芯片质谱联用细胞分析仪器的研制与应用》韩美英博士详尽介绍了岛津公司和清华大学林金明教授研发的CELLENT CM-MS微流控芯片质谱联用仪的功能、特点。CM-MS能够更准确地反映生物的真实状态，可为细胞代谢研究、药物代谢研究、疾病机理研究等领域提供强大有效的实验工具。随后，来自海南大学的周诗正分享了题目为《基于深度学习神经网络的图像激活微流控微藻细胞检测系统》的口头报告。至此，第三届微流控细胞分析学术报告会第一天日程圆满落幕，会议受到了众多学者嘉宾以及参会人员的一致热烈反响。期待明日精彩报告继续！会议现场座无虚席参会者踊跃提问本文涵盖了9月28日当天第三届微流控细胞分析学术报告会报告的部分精彩内容，而为期两天的报告会还将继续在会场二楼的E203会议室内进行，欢迎持续关注。

近日，一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中，来自伊利诺伊大学的科学家们通过研究发现，细胞尺寸和细胞的周期状态或许在HIV中扮演着关键的决定性作用。如今抗逆转录病毒药物的开发使得HIV感染成为了一种可控的慢性疾病，然而如果未能及时诊断或治疗，HIV感染就会进化成为AIDS（获得性免疫缺陷综合征），2017年全球大约有100万人因感染HIV而死亡。挽救生命的药物并不能治疗HIV，因为当HIV感染机体后其会偷偷地靶向作用诱发机体抵御任何感染的免疫反应的细胞，尤其是HIV会入侵CD4 T细胞，并不断复制最终接管CD4宿主细胞的DNA。研究者Roy Dar教授说道，当感染CD4 T细胞后HIV会经历两种命运中的一种，其要么会整合成为复制状态，诱发成百上千个感染性病毒颗粒的产生；要么会进入一种休眠状态。这项研究中，研究人员重点分析了如何有效清除HIV潜在的病毒库，因为HIV病毒库会自发激活并且躲避药物疗法的攻击，如果HIV感染者没有严格遵守抗逆转录病毒药物体系的治疗，其机体中的病毒库就会激活从而引发感染者出现一系列疾病症状。截至目前为止，并没有一种有效的方法能够区分出机体中未感染的细胞和潜在感染的细胞，而诸如这种策略就能够支持当前科学家们治疗HIV感染的疗法。这项研究中，研究人员在实验室中调查了被HIV潜在感染的T细胞的重新激活的过程，他们构建出了一种携带绿色荧光蛋白（GFP）的特殊病毒结构，当细胞重新激活时GFP就会发生表达。研究者所开发的延时单细胞成像技术能够通过计算GFP的平均荧光强度来监测单个细胞从沉默状态到活跃状态的重新激活过程；一旦研究人员鉴别出重新激活的细胞后，他们就会对细胞的尺寸进行计算，并确定重新激活所需要的细胞平均参数，结果发现，在潜伏的细胞群体中，只有较大尺寸的细胞会恢复活性，而较小的细胞则会保持沉默。据研究者介绍，较大的宿主细胞尺寸或能提供一种天然的细胞机制来帮助增强病毒表达所需要的细胞裂解量，同时当病毒决策发生偏离时也能够帮助破坏病毒的潜伏状态。Dar说道，这项研究中我们提出了一种被动性的宿主细胞主导病毒制定决策的案例，当宿主细胞尺寸较小时病毒就不会发起攻击，只有当宿主细胞尺寸较大时病毒才会被重新激活。此外，研究者还发现，细胞从潜伏状态过渡到活性状态依赖于细胞的周期（即细胞中DNA复制的阶段），同时其还受到了药物疗法的调节；研究者表示，我们可以使用药物疗法来调节特定细胞周期状态内外的细胞数量，从而感染HIV的激活决策；本文研究结果有望帮助研究人员开发抑制HIV感染的新型策略和疗法，后期研究人员还希望通过更为深入的研究来阐明细胞尺寸和周期状态如何影响HIV的感染决策。

仪器信息网讯 8月26日，浚真生命科学官宣推出其全自动、高通量、双荧光的CytScop® Pro智能细胞分析仪，其主要功能与应用场景如下：浚真 CytScop® Pro智能细胞分析仪主要功能：细胞计数、细胞密度、活率分析、细胞形态、细胞直径、细胞圆度、细胞聚团率等，检测结果真实稳定，准确率高，符合GMP验证及FDA21CFRPart11要求。应用场景：疫苗、抗体及细胞与基因治疗药物的研发、工艺开发与批量化生产等各个阶段。特别是抗体行业，不论是研发阶段的细胞蛋白表达，抗体筛选,细胞株开发，培养基筛选，还是后期蛋白药的生产和质控，都需要对使用的细胞做密度和活率的监测，及时了解细胞生长状态。为不同领域的生物制药公司提供从研发、工艺到生产的全生命周期细胞计数与活率分析的实验记录和数据，实现更好的测试结果一致性和稳定性，保证全周期的数据完整性、合规性与可追溯性。CytScop® Pro智能细胞分析仪的主要性能特点：全自动在微流控芯片的基础上，结合精巧的液流系统以及双荧光通道的宽场成像技术，从样品前处理、成像、分析到结果输出为标准化的全自动检测。最大程度减少人为操作引入的误差，保证检测流程的规范、稳定和可靠，大大提高测试结果的可重复性和准确性。高通量单次可检测24个样本，检测速度快，单个样品仅需90秒输出结果。智能化升级后的AI算法可以自适应多种细胞系，无需设置细胞参数。双荧光搭载双荧光通道的宽场成像系统，检测视野超过18m㎡，有效提高成像对比度。 数据完整可追溯更完善的审计追踪功能、电子记录电子签名功能，用户权限管理可根据不同的权限要求，导出完整数据。

日本科学家大隅良典凭借细胞自噬机制研究获得今年诺贝尔生理学或医学奖。日本研究人员最新发明了一种可以简单检测细胞自噬状态的新技术，将有助于利用细胞自噬机制开发新药。　　细胞自噬机制是指细胞在应对短暂生存压力时，可通过降解自身非必需成分来提供营养和能量，从而维持生命。细胞自噬也可能降解潜在毒性蛋白来阻止细胞损伤，或阻止细胞凋亡进程。细胞自噬机制与阿尔茨海默病等许多疾病相关。　　据日本媒体报道，东京大学教授水岛升等人在新一期美国《分子细胞》杂志网络版上发表了有关细胞自噬机制的最新研究成果。水岛升曾在诺奖得主大隅良典的实验室工作，是大隅良典的重要助手和学生。　　研究人员利用基因编辑手段使细胞产生萤光蛋白，发现随着细胞自噬的进展，萤光从蓝逐渐变为绿、黄、红三色，这样一来就可以实时测定细胞自噬的状态。在动物细胞实验中，研究人员测试了多种药物，结果发现有47种药物能促进细胞自噬，还有43种药物能阻碍细胞自噬。　　研究人员表示，对于依赖细胞自噬发病的癌症类型，阻碍细胞自噬的药物可以成为有效的抗癌剂。而另外一些疾病则可以针对性地使用能诱导细胞自噬的药物。未来这一技术有望应用到和细胞自噬机制有关的药物研发中。

肾细胞癌（RCC）是常见的一种肾脏癌症。RCC现在仍然缺少有效的医学诊断指标，已经成为RCC治疗方法开发的大挑战。外泌体是一种潜在的癌症诊断指标，细胞分泌的外泌体的组成会因细胞的生理状态不同而发生变化。肿瘤内乏氧是癌症发生、发展及扩散的一个关键因素。研究表明，处于乏氧状态的细胞分泌的外泌体会影响癌细胞的增殖、扩散以及肿瘤血管生成，且与外泌体的内容物有关。外泌体内容物的表型可以通过蛋白组学和转录组学方法检测，但这些方法过于繁琐，难以用于医学诊断。单个外泌体表型分析是将免疫学与光学结合的一种新技术。该技术先利用免疫识别将特定的外泌体进行捕获分离，然后再对目标外泌体的表面标志物及内容物（如携带的蛋白质、RNA、DNA及细胞因子）进行定量分析，从而更加全面地反映外泌体的特性。该技术在短短两年时间，备受广大科研工作者的关注。本文将为大家分享使用单外泌体表征分析技术与蛋白组学检测乏氧状态的肾细胞癌外泌体，以供参考。研究人员先分离了鼠RCC细胞的细胞培养上清液，使用基于单个外泌体表型分析技术的全自动外泌体荧光检测分析系统Exoview检测了在乏氧和正常状态下分泌的外泌体中CD81和CD9亚群的含量。图1结果表明，乏氧状态下分泌的含CD81与含CD9外泌体均为正常状态下的3.1-3.6倍。图1 ExoView检测乏氧与正常RCC细胞外泌体表型接下来使用Western Blot检测上清液以及不同纯化方法获得的外泌体的蛋白含量。由图2结果可知，WB无法检测到上清液（左列）中的蛋白，而Exo-spin排阻色谱法（中列）和梯度超速离心法（右列）获得的外泌体中，乏氧RCC的CD81和CD9低于正常组，与Exoview的结果相一致。 图2 Western Blot检测不同纯化方法获得的外泌体的蛋白含量确定了不同状态条件下细胞分泌的外泌体表面标志物有差别后，研究人员使用了SERS，TG-RS（图3）和TG-SERS（图4）检测不同纯化方法获得的外泌体的谱线。由谱线可知，TG-RS和TG-SERS法检测Exo-spin法纯化的外泌体，可以分辨出乏氧和正常外泌体的不同谱峰。后，研究人员使用质谱检测了Exo-spin法纯化的外泌体。蛋白组学分析结果表明，乏氧外泌体的CD9的表达量高于正常，这与Exoview和WB结果一致。图3 TG-RS与一般SERS检测不同纯化方法获得的外泌体的谱线图4 TG-SERS检测Exo-spin法纯化获得的外泌体的谱线本研究的TG-RS结果中，不同纯化方法的结果也有不同，这既说明了TG-RS方法检测的高灵敏度，也说明纯化确实影响了外泌体样品的组成。Exoview使用细胞上清液或其他体液的原液直接进行检测，通过芯片上的抗体特异性结合外泌体，可以排除杂质的影响，无需对样品进行纯化，而WB等方法由于浓度限制无法直接检测。也说明，Exoview可以作为一种标准的外泌体表型检测方法，作为其他检测和诊断方法开发的有效参照。作为外泌体表征分析的倡导者，美国NanoView Biosciences于2018年推出了全自动外泌体荧光检测分析系统ExoView，该系统一经推出，便引起了外泌体领域科研工作者的广泛关注，凭借其稳定、出色的性能，短短几年在全球已有近百个客户，发表文献100多篇。ExoView的表征，能够帮助科学家更深入地了解外泌体与疾病之间的关系，助力疾病诊断和新药开发。参考文献： [1] Samoylenko, A., Kögler, M., Zhyvolozhnyi, A., Makieieva, O., Bart, G., Andoh, S. S., ... & Hiltunen, J. (2021). Time-gated Raman spectroscopy and proteomics analyses of hypoxic and normoxic renal carcinoma extracellular vesicles. Scientific reports, 11(1), 1-14.全自动外泌体荧光检测分析系统（ExoView R100）简介Nanoview所开发的全自动外泌体荧光检测分析系统（ExoView R100）采用单粒子干涉反射成像传感器（SP-IRIS）技术，是一款无需纯化的全自动的新型外泌体表征设备。该设备能够提供全方位的外泌体表征信息，包括颗粒大小、计数、表型与生物标志物共定位等，提供多层次和全面的外泌体测量解决方案。为了更好的服务中国客户，Quantum Design中国子公司在北京建立了专业的客户服务中心，正式推出专业的全方位外泌体表征测试服务，您只需要少量样品即可获得全方位的外泌体表征数据。欢迎各位老师垂询：010-85120280。前10名订购服务的老师，可享受8折优惠！扫描上方二维码，即刻订购吧！

近年来，抗体药物的接连上市和重磅销售引发国内外抗体类生物治疗药物的研发热潮。抗体药物已经成为治疗肿瘤的明星产品。抗体类生物治疗药物的活性测定在质量控制中至关重要。活性测定是对药物的有效成分和含量以及药物效价的测定，是确保抗体类药物有效性的重要质控指标。相关的生物技术在药物研发质控中的应用对新型抗体药物的发展带来一系列突破。为帮助从事相关研究的用户梳理生物制药质量控制研究技术及方法，仪器信息网特别策划了“抗体药研发的生物活性鉴定及功能分析”相关专题（点击查看）并邀请赛默飞蛋白和细胞分析技术应用高级经理冯彦斌先生分享对于抗体药的看法。他在文中主要分析了国内抗体药物的市场潜力、研发进展以及抗体药研发相关生物活性鉴定和功能分析的先进技术。赛默飞蛋白和细胞分析技术应用高级经理 冯彦斌仪器信息网：您如何看待近年来的抗体药市场发展变化与前景？ 冯彦斌：众所周知，近年来中国抗体药物市场规模增长异常迅猛，尽管目前中国总的抗体药物上市批准数量低于欧美，但增速方面已经接近欧美市场的两倍，蕴藏着巨大的潜力和空间。据统计，2018年我国抗体药物产业总体市场规模约183亿美元，预计2020-2025年平均年增长率为~15%，到2025年，我国抗体药的市场规模将超508亿美元。其主要的驱动因素有：1）肿瘤的发病和死亡率上升； 2）我国创新药优化的审评审批流程；3） 带量采购等政策驱动创新需求； 4）抗体药物逐渐被纳入医保目录。自2020年以来，国家药品监督管理局（NMPA）累计受理了超过200款国产抗体新药的临床试验申请。目前抗体药物研究最热门的靶点包括PD-1/PD-L1、TNF-α、VEGF、HER-2、CD20、EGFR 等。抗体药物最重要的应用领域为自身免疫类疾病和癌症（约65%的市场占比）。随着疾病机制的深入研究，抗体药物在哮喘、抗感染、血液病和心血管病领域的药物不断增加，并迅速拓展到其它相关领域。作为未来生物药的主力军，抗体药物创新研发则显得尤为重要。随着单抗生物类似药进入收获期，双特异性抗体、抗体偶联药物（ADC）、纳米抗体等药物市场也异军突起。创新型抗体加快了开发步伐，多种类型的抗体药物有望得到广泛的临床应用。从抗体创新药品种数量和国内产品临床申报数量上看，排名靠前的为恒瑞医药、复星医药、海正药业，而信达生物和康宁杰瑞产品数量超过了10个。创新类抗体药物基于其高特异性、低毒性、低转化周期等特征，将被更广泛地应用于各类疾病的治疗。未来几年，生物药仍是医疗领域的蓝海，也是人类健康的福音，未来发展前景良好。仪器信息网：近年来抗体制药的发展迅速，对于创新研发技术有何促进？ 冯彦斌：越来越多的研究表明，抗体药物由于靶向性强、特异性高和毒副作用低等特点，近年来已成为生物药行业中发展最快的分支。截至今日，美国FDA陆续批准了多个个治疗性抗体药物，其中传统单克隆抗体和人源化单抗已成主流，双特异性抗体开始初具规模。但在抗体功能优化、新抗体研发，特别是抗体规模化生产，以及抗体药物如何创新等问题仍是我们面临的巨大挑战。随着分子生物学、结构生物学、生物信息学等技术的发展，人们对抗体结构中各功能区的认识进一步加深，现在已经能够通过修改各功能区的序列、结构来赋予抗体新的特性和功能，这是抗体药物创新的基础。近年来抗体偶联药物（ADC）的发展主要依赖于以下研究领域的进展：①靶抗原及其特异性抗体的临床有效性及安全性得到验证，如靶向Her2 抗原的Herceptin 等；②高效的细胞毒性药物，如：美登素（maytansinoid，DM）、单甲基奥利他汀E（auristatin，MMAE）等；③新的连接臂和交联方法的发展，连接臂是决定抗体偶联药物ADC 药物活性的主要因素之一，它们应该在血液循环中相对稳定，到达靶细胞时通过内化进入细胞内，在溶酶体的低pH 条件下或蛋白酶作用下释放小分子药物。交联方法也从利用赖氨酸的随机连接向利用半胱氨酸的定点交联发展。新型药物拓宽了药物的治疗窗，因此备受关注，成为当前抗体药物发展的热点。持续上升的关注热点和研发投入的加大，使得创新技术也不断涌现。双特异性抗体药物由于其更好的特异性和低毒性，也越来越多地被投入研发管线；新靶点的筛选也一直是抗体药发现的努力方向，但其有效性和安全性需要获得更多的临床数据来验证，同时也有学者提出反向筛选靶向抗原的策略，以期通过反向药理学发现更多的候选靶分子。随着研究的持续深入，更多企业也加强了抗体工程下游技术的优化与整合。如在优化细胞培养条件、改造细胞系、抗体药物的质量控制、细胞培养工艺流程的改进等方面进行了诸多改良和优化。另外，未来基因工程抗体的发展方向将主要集中在通过合理改造抗体序列结构来提高基因工程抗体的药学特性，例如增加抗体药物的稳定性和均一性；通过双特异、多特异抗体以及抗体偶联物技术，赋予基因工程抗体药物新的药效功能；通过Fc 片段改造和糖基化改造，调节原有的效应功能和生物分布特性；通过创造新形式的抗体样分子骨架来发展具有更适宜的生物分布与代谢特性、抗原结合特性、药动学特性的新的“抗体”药物。 仪器信息网：请谈一下相应生物活性鉴定和功能分析的重要性和重要环节是什么？又发挥着怎样的作用？冯彦斌：随着生物制药领域的一大热点，治疗性抗体在治疗肿瘤、自身免疫性疾病、炎症、感染性疾病及其他疾病中取得了重大进展，作为抗体药研发的重点和难点，除了抗体的获取即表达和纯化之外，建立高效、稳定、可信的抗体质量控制分析方法，以及其标准化和先进性是衡量抗体药物相关企业研发能力的重要标准之一。特别是目前研究较为热门的肿瘤特异性抗体功能分析，之前也有提及双特异性抗体甚至多特异性抗体，其最突出的优势就是靶向性强、特异性高和毒副作用低等，所以在其特异性功能分析方向我们也提供足以应对的核心武器。因此，需要关注治疗性抗体的功能研究，通过对特异性抗原结合、抗体介导的细胞毒性作用（ADCC）、补体介导的细胞毒性作用（CDC）、抗体介导的细胞吞噬作用（ADCP）等实验方法进行分析。如在杂交瘤体系构建过程中对于杂交瘤细胞培养、融合、筛选，就可以使用我们的EVOS智能活细胞成像系统对其进行包括增殖及细胞状态的长期成像监测。EVOS M7000 3D数字共聚焦活细胞成像分析系统（点击查看详细参数）对于药理药效、药代及药物安全性评价方面，高内涵筛选分析平台和Varioskan LUX多功能酶标仪，凭借其高效的全自动高通量多靶标筛选功能，以及其后续通过强大多参数数据分析软件多抗体药功能验证进行多维度评价和分析。CellInsight CX7 LZR 激光共聚焦高内涵筛选分析系统（点击查看详细参数）Varioskan LUX多功能酶标仪（点击查看详细参数）Attune NxT流式细胞仪则发挥着更为广泛的作用，通过结合特异性流式抗体对不同种类和亚群的免疫细胞进行鉴定和分析，从而评估机体的免疫功能状态；也可以对细胞的状态和功能进行监测，以实时评估细胞的功能状态和对肿瘤细胞的杀伤作用。Attune NxT流式细胞仪（点击查看详细参数）

近日，华大智造研发团队在Nature子刊Nature Machine Intelligence（IF=25.898）上在线发表了题为Contrastive learning enables rapid mapping to multimodal single-cell atlas of multimillion scale的研究成果。研究人员开发了一种基于对比学习的多模态单细胞算法工具——Concerto (协奏曲)。“协奏曲”的命名， 既包含了“对比学习建模细胞表征”的英文首字母，又暗含了组织器官中不同类型、不同状态的细胞协同发挥作用之意。该算法通过自监督训练的方式，可快速对千万级无标注的单细胞多组学数据进行建模，得到的细胞表征（cell embedding）可以用于自动注释、多模态整合、聚类、跨批次整合、参考映射注释等下游应用。Concerto在各项任务中都展现了优异的性能，进一步丰富了单细胞大数据领域的算法工具。研究背景单细胞多组学工具在解析细胞多样性的研究中发挥着至关重要的作用，可绘制单细胞水平的多组学图谱，进而从多模态角度揭示细胞功能或状态的异质性。百万甚至千万级别的单细胞多组学大数据需要通过智能高效的计算工具助力科学发现，定义细胞类型和状态。同时，已发表的大量未经人工注释或者注释颗粒度不够精细的数据集本身也是宝贵的资源，若加以有效利用，可以帮助快速解读新产生的数据集。目前主流的单细胞数据分析工具大多依赖于统计学特征选择（如高可变基因）和线性降维方法（如主成分分析PCA[1]）来提取关键信息，但该预处理方法可能会造成信息量丢失。此外，单细胞数据集不可避免地存在不同程度的批次效应，在数据整合的过程中需要在保留每个样本包含的细微生物学状态差异前提下完成批次效应的适度去除。随着单细胞大数据时代的到来，亟需可快速构建千万级别单细胞多模态图谱并可实现映射注释的算法。华大智造自主开发的Concerto算法，采用人工智能领域新兴的对比自监督学习框架并进行优化适配，以应用在海量单细胞组学数据的建模中。何谓对比学习？简而言之，就是构造一个直观简洁的学习任务，让机器去对比和区分哪些样本与哪些样本相似，哪些样本与哪些样本不相似，从而学习到每个样本蕴含的高阶特征。这就好比是试图理解世界的婴儿，即使还未建立起认知世界的知识框架，也可能会意识到，相比于“史努比”，“加菲猫”和“黑猫警长”长得更像。婴儿通过比较不同物体之间的异同，或许可以学习到这些物体最重要的特征。对比学习示意图相比于传统的监督学习，在自监督学习中，机器学习的标签来自于样本自身。在真实世界中，有标签或者说有高质量标签的数据集是稀缺的，通过对比学习这样的自监督训练框架，可以很好地利用大量真实世界未注释的数据集。在机器视觉领域，Google和Meta近年来相继提出多种对比自监督学习算法，包括SimCLR[2]、 MoCo[3]等。在ImageNet分类基准测试中，最新的自监督算法甚至能优于有监督的基线方法。正如图灵奖得主Yann LeCun所预测，自监督学习是AI的未来，它就像人一样自觉观察数据，可能使AI产生类人的推理能力。在生物学领域，通过新兴的单细胞、时空组学工具获得的全新数据集，大大拓展了人类对于复杂生物系统的认知，这些数据还有大量未被人类标记或仅仅是依赖于已有知识进行注释。借鉴机器学习领域中不依赖标签数据的智能建模思想，以无偏的方式去利用好这些全新的单细胞数据，可以帮助科学家发现新的细胞类型、细胞状态，进而重新定义细胞类型。华大智造团队通过构造对比学习任务，让每个细胞自己跟自己“学习”，类似的细胞离得更近，不类似的细胞离得更远，从而实现对千万级别单细胞数据的快速建模。基于华大智造自主研发的便携、易用、经济友好的DNBelab C4单细胞建库平台，结合GPU的使用，利用Concerto构建千万级别的单细胞参考集仅需1.5h，快速注释5万个细胞仅需8s。同时，该模型可以整合不同模态、不同批次、不同测序平台和不同单细胞建库的方法。值得一提的是，Concerto的对比学习架构可以有效支持将一个细胞的所有基因作为输入建模，避免了直接降维过程中的信息丢失，同时该优势对于跨数据集的迁移注释至关重要，可以更好地扩展跨数据集间可利用的交集基因信息。华大智造DNBelab C4 Concerto模型架构具体而言，研究团队对每个细胞通过非对称的“双塔”蒸馏模型框架，并借鉴自然语言处理技术中的隐空间Dropout策略[4]，得到一个细胞的两个不同表征（cell embedding）并使其互为正样本，而与其他细胞则互为负样本。通过对比学习在超球面空间[5]上将正样本拉近，负样本推开，从而学习到高质量的细胞表征（图1a）。经过Concerto训练好的细胞表征，可以在zero-shot或者few-shot的场景下应用于多种下游分析任务（图1c）。图1 Concerto模型的结构示意图Concerto整合单细胞多模态数据在RNA和蛋白同时测序的人类外周血单核细胞数据集中（PBMC160K），作者利用Concerto进行多模态数据整合，作者发现：细胞的不同模态信息反应了之前科学家定义的不同细胞分类的颗粒度和类型。例如：CD4 T细胞和CD8 T细胞在只用RNA模态的情况下，不能很好地区分，需要加上蛋白的信息；而如果只用蛋白的模态，单核细胞monocytes和树突状DC细胞不能很好地分开，需要加上RNA的信息（图2）。Concerto在整合了RNA和蛋白质两个模态后，学到了更好的细胞表征：细胞大类和存在细微生物差异的细胞亚群都被很好地区分，而且也很好地捕捉到了细胞发育的轨迹。如CD8 T细胞谱系，可以看到CD8 naïve — CD8 TCM — CD8 TEM的轨迹，并且可以通过高维超球面空间到二维的映射看出，杀伤性的T细胞和NK细胞的距离更近，说明Concerto学习到的映射空间可以将功能接近的细胞互相靠近。图2 Concerto在RNA、蛋白、RNA+蛋白三种设置下学到的细胞表征在迁移注释任务的表现在公开的胰岛细胞数据集上（HP）迁移注释任务中，与目前主流单细胞迁移注释算法比较，Concerto准确率最高（图3），超过了纽约基因组中心Rahul Satija团队开发的Seurat V4[6]、德国亥姆霍兹慕尼黑中心Fabian Theis团队开发的scArches[7]以及Broad研究所Soumya Raychaudhuri团队开发的Symphony[8]。人类胰岛数据集（HP）包括5种单细胞测序方法得到的数据，Concerto整合4种技术构建了一个参考空间，在这个过程中没有用到任何标签信息，只是“each cell learns from itself”。然后把待注释的数据投射到这个参考空间，每个待注释的细胞都可以“找到”在参考空间里和它最像的k个参考细胞，最后只需要综合这k个参考细胞的信息就可以为待注释细胞打上注释。另外，Concerto除了可以跨技术平台进行迁移注释，也可以跨物种进行迁移注释。图3右展示了Concerto利用HP数据构建参考空间，对鼠胰岛（MP）细胞进行注释的性能。图3 胰岛数据集上迁移注释性能比较，华大智造Concerto模型准确率超过现有方法就像序列比对工具BLAST 将生物序列数据比对到参考基因组的功能一样，将新产出的包含不同样本、研究、疾病状态的单细胞数据集，映射到复杂的、数百万细胞的参考图谱上，可以实现快速识别相关的细胞状态和表型，此种方法将成为单细胞数据分析的全新范式。本研究另一亮点在于，利用现有已注释数据构建大型的细胞图谱作为参考（Reference），新的数据作为查询（query），可以直接在Reference上“查找”最相近的“已知“细胞，这样我们就可以知道query细胞的性质了。构建百万级别免疫细胞参考图谱，对新冠数据进行快速注释在COVID-19研究中，研究人员将华大智造DNBelab C4产出的新冠病人外周血单核细胞（PBMC）数据与其他研究小组已发表的通过其他平台所采集的数据进行整合，构建了大型新冠病人外周血免疫细胞参考图谱，涵盖了健康人及轻型、重型COVID-19患者，并针对查询数据集进行快速注释，发现不同感染状态差异的免疫学信号。由于在参考数据中存在与查询数据类似的与疾病相关的细胞状态，所以Concerto可以快速将查询新冠数据集映射到参考图谱上。Schulte-Schrepping等人[9]的研究主要针对髓系细胞，如单核细胞monocytes和中性粒细胞neutrophils在不同感染状态下的差异。通过参考映射的快速注释，复现了该数据集的淋系细胞与其他新冠研究里的一致信号，如Concerto注释了稀有细胞亚群proliferative-exhausted CD8 T，与Su[10]等人的研究一致。此前，深圳华大生命科学研究院刘龙奇团队联合中国疾控中心等机构科学家利用华大智造C4单细胞平台进行了大规模的新冠研究[11]，注释出了activated CD4 T细胞，并发现这种细胞的丰度会在患者体内上调。此次，利用Concerto构建的新冠参考数据集包含了这种细胞类型，也成功在Schulte-Schrepping的数据集中注释出activated CD4 T细胞，同时发现Schulte-Schrepping数据集中新冠患者的activated CD4 T细胞差异高表达CD2AP基因，也与此前华大研究院等人的发现一致。通过此项研究也证明，华大智造C4平台产出的数据可以和其他平台适配。将来科研人员可以利用Concerto构建整合不同单细胞数据产出平台的大型参考数据集，用以对新产出的数据进行快速注释。图4 将健康人与COVID-19患者整合的参考数据集对查询数据集进行迁移注释华大智造高级副总裁倪鸣博士表示：“单细胞组学的研究已进入高通量、大数据、多模态的研究阶段，此次基于对比学习的最新人工智能方法Concerto 用于单细胞参考数据集映射注释成果的发布，丰富了华大智造此前自主研发DNBelab C4单细胞平台，实现了单细胞组学领域硬件与软件的深度结合，相信未来会在单细胞领域赋能更多用户。”单细胞多组学时代的来临，使得重新定义细胞成为可能。华大集团联合创始人、董事长汪建曾提出 “六定”：定性、定量、定位、定时、定向、定标。未来，华大智造将继续开发用于单细胞多组学研究的硬件、试剂、软件工具，支持科研人员提高研究效率、拓展探索的边界。

在看到上面的那组狗狗的照片后，我们通常会根据长相（品种）、毛色、耳朵大小、脸型等特征对它们进行快速地比较和分类。这似乎是人类所擅长的。然而，如果针对狗狗下面那组蛋白质图像进行细胞分析，那显然那不是人眼人脑能胜任的工作；但一种新的人工智能就可以做到。众所周知，细胞功能失调是许多人类疾病的根源，包括心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病和癌症等。因此，解释蛋白质定位的多样性和复杂性对于充分理解细胞结构和功能至关重要。它不仅可以揭示出健康细胞的工作方式；更重要的是，当疾病来临时，它还可以让科学家知道细胞内部发生了什么。2022年7月25日，发表在《Nature Methods》上的一项新研究中，来自陈扎克伯格生物中心（简称CZ Biohub）的研究团队开发了这种名为“Cytoself”的完全自监督的深度学习方法，可以在没有预存知识、类别或注释的情况下从荧光显微镜图像中分类和比较不同的人类蛋白质，从而揭示出高分辨率的蛋白质亚细胞定位图谱。每个细胞包含大约10000种不同类型的蛋白质，它们中的一些单独工作，另一些协同工作以保持细胞健康。蛋白质在细胞中定位的所有可能方式是什么？它可能存在于任何位置，以及位置的各种组合。这是一个最基本的问题。几十年来，生物学家们一直试图建立细胞内蛋白质所有可能的位置和可能的结构。但这一直都是通过人工查看数据的方式来实现的。问题是，人类的局限性和偏见在很大程度上会使这一过程产生瑕疵。Cytoself要比人类做得更好。它可以找到更精细的类别，并在极其精细的图像中看到差异。在旋转的3D UMAP图像中，每个点代表单个蛋白质图像。根据蛋白质定位类别进行着色在这篇论文中，Cytoself不仅展示了机器学习算法的威力，还深入了解了细胞和蛋白质，提供了细胞内蛋白质定位丰富且详细的信息。由于蛋白质的定位与其细胞功能高度相关，因此，Cytoself将是一个宝贵的工具，可以对未知的或研究不多的蛋白质进行初步的功能预测，并定量研究细胞扰动和细胞状态变化对蛋白质亚细胞定位的影响。这将进一步加快细胞生物学的研究进度，并最终用于加速药物发现和药物筛选过程。Cytoself是一个自监督学习的例子，这意味着人类不会像监督式学习那样教授关于蛋白质图像算法的任何内容。在监督学习中，研究人员必须一个例子接一个例子地去教授机器学习算法，这需要大量繁琐枯燥的工作；而且，如果机器仅限于人类训练给它的知识类别，那么它可能会在系统中引入偏差。该研究第一作者Hirofumi Kobayashi说：“我们相信信息已经在图像中了。我们想看看这台人工智能自己能学会什么。”他们发现，Cytoself从图像中提取的信息量着实令人感到惊讶。该研究共同通讯作者Manuel Leonetti说：“蛋白质定位的详细程度比我们想象的要高得多。机器将每个蛋白质图像转换成一个数学向量。然后你可以开始对看起来相同的图像进行排序。我们意识到，Cytoself可以让我们以高特异性预测蛋白质在细胞中的协同作用，这着实令人惊讶。”虽然以前也有一些研究使用了自监督或无监督模型对蛋白质图像进行了研究工作；但该团队表示，能在如此大的数据集上且如此成功地使用自监督学习还是首次。该数据集包含100多万张图像，涵盖了从活体人类细胞中测量的超过1300种蛋白质。这些图像是CZ Biohub开发的OpenCell项目的一部分，该项目旨在创建人类细胞的完整图谱，包括最终描述驱动细胞的20000种左右的蛋白质。与CZ Biohub开发的所有工具一样，cytoself是开源的，所有人都可以使用。该团队望这将激励更多研究人员使用类似的算法来解决自己的图像分析问题。今年早些时候，他们在《Science》上发表了第一批1310种蛋白质的特征，包括每种蛋白质的图像以及它们之间相互作用的映射。Cytoself是OpenCell成功的关键（所有图像可在OpenCell.czbiohub.org上获得），提供了关于蛋白质定位的非常精细和定量的信息。Cytoself团队的下一个目标是如何利用对蛋白质定位的微小变化进行跟踪来识别不同的细胞状态，例如，正常细胞与癌细胞。这可能是更好地了解许多疾病和促进药物发现的关键。Kobayashi说：“药物筛选基本上是试错的过程。但对于Cytoself，这是一个巨大的飞跃，因为你不需要对数千种蛋白质逐一进行实验。这是一种低成本的方法，可以大大提高研究速度。”该团队表示，Cytoself是关于人体细胞如何连接的重要生物学结果。同时，他们还在将该算法应用于新的问题，并且在继续完善人类已知的一切和未知问题。未来，他们会将Cytoself应用于不同类型的图像，从而开辟出更多的可能性。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41592-022-01541-zhttps://www.science.org/doi/10.1126/science.abi6983https://opencell.czbiohub.org/

细胞核内的蛋白质在基因的调控、翻译和表达的过程中扮演着重要的角色，常与肿瘤发生、转移以及耐药性有关。但核蛋白被细胞膜和核膜的双重屏障包围，实际检测中，面临比细胞质蛋白检测更多困难。常规蛋白质免疫印迹法、酶联免疫吸附实验和免疫沉淀法均需要将细胞裂解，无法满足活细胞实时检测。而活细胞状态下检测细胞核蛋白主要方法，如分子荧光染料法和质粒表达法，需要特定筛选条件而缺乏一定的适用性，不能满足需求内源核蛋白的精准检测。近日，北京航空航天大学常凌乾课题组在Biosensors and Bioelectronics上发表了题为Companion-Probe & Race Platform for Interrogating Nuclear Protein and Migration of Living Cells的研究论文。该工作设计了一种新型分析生物芯片平台(CPR)，能在活细胞中探测核蛋白，同时实时追踪细胞的迁移；该芯片结合纳米电穿孔技术（课题组标签技术），将一种携带有识别细胞核内蛋白特异性识别肽的相伴型组合探针递送进活细胞核内，到检测到靶蛋白后产生绿色荧光。为了追踪活细胞的迁移，作者在平台上设计了多个带有标志点的放射状微通道，作为细胞的可寻址跑道。通过记录细胞在一定时间内经过的标志点的数量，可以监测细胞的迁移距离和估计迁移速度(图1)。图1. 用于探测活细胞核内蛋白和迁移行为的CPR平台原理图作者将40个标记点定义为四个部分，从细胞内探测区域的边缘（起点）到微通道的静脉孔，每十个标记点设为一组间隔。课题选择与细胞迁移率相关的MDM2蛋白作为检测蛋白，其表达水平与细胞迁移速度呈正相关。综合分析结果显示，45%以上的MDM2蛋白过表达的细胞迁移到20号-40号微标记，而对照组细胞只在20号微标记内迁移，表明MDM2蛋白过表达的细胞的迁移能力增强。作者根据在迁移观察区移动的时间和细胞的迁移距离估计了这些细胞的迁移速度，并验证了MDM2蛋白过表达的细胞的速度明显快于对照细胞。通过CPR平台和MATLAB软件计算的迁移速度具有可比性，证明了CPR平台在一定时期内通过简单地计算标记点来评估细胞迁移速度的可行性。根据MDM2蛋白表达和细胞迁移速度的关系分析，MDM2蛋白的表达水平与细胞迁移速度呈正相关关系(图2)。这一结果与报道的MDM2蛋白高表达促进肿瘤迁移的研究一致。图2. 细胞迁移分析的CPR平台为评估CPR平台的多功能性，作者在CPR平台上分析了六个原发性肺肿瘤细胞样本 (T1-T6) 和六个原发性正常肺细胞样本 (N1-N6) 细胞核内MDM2表达。在所有六个原发性肺肿瘤细胞的细胞核中都观察到明显的绿色荧光，表明MDM2蛋白在肿瘤细胞中的高表达。研究发现，相同时间内，原发性肺肿瘤细胞比原发性正常肺细胞迁移得更远(图3)。原代细胞的成功检测显示了CPR平台在分析不同来源的细胞样本方面的高度通用性。图3. 用于跟踪原代细胞迁移的CPR平台该研究第一单位为北京市生物医学工程高精尖创新中心和北京航空航天大学生物与医学工程学院。常凌乾教授为主要通讯作者。第一作者为孙宏博士、董再再博士和张清洋博士。文章的其他主要共同作者包括，中国科学院大学深圳先进技术研究院任培根研究员，北京大学肿瘤医院吴楠教授。https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566322003219

高内涵细胞成像分析系统是一种利用高倍镜成像技术对细胞进行图像采集和分析的仪器设备。得益于显微成像、自动化和计算机等技术的迅猛发展，使其能够对大量细胞进行高分辨率成像和数据分析，实时提供海量多维生物学信息，广泛应用于生物医学、药物筛选等领域。为帮助大家及时了解高内涵成像分析前沿技术、创新产品与解决方案，仪器信息网特别组织策划《窥微探秘，高内涵细胞成像前沿技术与进展》专题（点击查看），本期，特别邀请到深圳倍捷锐医学科技公司联合创始人兼CEO孙瑞谈一谈倍捷锐高内涵成像分析系统发展历程、创新技术以及对未来市场的看法。仪器信息网：请介绍一下高内涵成像技术的发展历史。孙瑞：高内涵成像（High Content Imaging, HCI）技术起源于上世纪90年代初期，基于高通量筛选（High Throughput Screening, HTS）技术衍生而来。HCI技术融合了细胞生物学、光子学、实验室自动化和图像分析等不同学科的技术，能够大规模地采集和分析来自不同生物样本类型的显微图像。简而言之，高内涵成像是指自动化获取和分析生物样本显微图像的过程，其三大核心技术分别是光学显微技术、自动化和分析算法。1997年，美国Cellomics公司开发了首个完全集成的高内涵成像平台Array Scan，通过一站式的解决方案，实现了自动化采集以及图像处理、分析、归档和可视化等功能。随着技术发展，2000年左右出现了更为复杂的高内涵成像仪器，比如配备尼普科夫盘激光共聚焦、激光扫描细胞计数仪等。2000年代末期，灵活的台式高内涵成像仪器开始普及。2010年代，高内涵成像仪器性能得到显著提高，开始应用于高通量生物分析。近年来，随着AI算法和大数据等新技术不断发展，高内涵成像图像分析软件变得更加先进，不仅能够处理更大规模的数据集，还能从多个维度捕捉和解析信息。例如，深度学习已被用于自动量化单个细胞中的结构和动态变化。这些方法不仅提高了分析速度和准确性，还能够揭示以前难以察觉的细胞特征和模式。目前，高内涵成像技术已经能够实现3D成像。高内涵成像硬件及配套软件的发展现有的高内涵成像系统主要分为宽场荧光显微镜型、共聚焦荧光显微镜型以及激光扫描型等，大多数基于荧光标记成像的方法，通过标记细胞不同成分来获取细胞图像并进行分析，但荧光标记存在光漂白、光毒性、速度慢以及标记过程对细胞造成活性影响等问题。无标记成像技术的出现突破了这些限制，通过利用细胞自身的光学特性，如折射率的变化或散射光的特性，实现了无需任何标记的细胞成像，能够更加真实、自然地观察细胞状态。然而传统无标记技术如相差成像、微分干涉成像等存在信息量不足的缺陷，虽已有结合AI的案例实现丰富的细胞分析功能，但仍然无法满足无标记高内涵分析的需求。定量相位成像技术（Quantitative Phase Imaging, QPI）是一种无标记的显微成像技术，基于干涉仪与全息投影的光路设计，能够定量提供纳米级精度的表面形态信息，且无需扫描，更加节约时间与算力。因此，QPI技术适用于快速大规模的细胞分析。在QPI技术前沿应用探索中，已经成功实现对细胞形态、物质分布、机械特性、折光率分布、三维偏振张量等多个参数的定量成像，进而能够精细区分细胞类别。借助QPI技术带来的全新物理参数，不仅解决了传统无标记成像信息量不足的问题，同时扩展了高内涵成像的应用范围，也为生命科学研究与产业发展带来了新的希望和可能性。高内涵成像技术演化历程仪器信息网：贵司高内涵细胞成像分析系统的发展历程是怎样的？有哪些里程碑事件？孙瑞：深圳倍捷锐医学科技公司（以下简称：倍捷锐）的核心科技是基于QPI成像方法实现的无标记高内涵成像技术（NHQ）。NHQ技术最早成型于2018年，在香港中文大学生物医学工程系周仁杰教授LAMB实验室完成概念验证。2019年，倍捷锐成立于香港科学园，获得了香港科技署的种子轮支持，同时完成了第一代原理机核心光学组件的开发。翌年，公司成功交付了首台产品于中科院沈阳自动化所（沈自所），并在同年荣获了《麻省理工科技评论》中国生命科学创业大赛“年度新锐” 、“2020粤港澳大湾区最具创新力公司50”等多项大奖。2020年至2022年期间，倍捷锐先后加入Merck创新训练营、NVIDIA Inception Program计划进行应用场景拓展和新功能开发，并与蔡司达成合作，成功开发出蔡司模组NHQ-Zeiss。此外，倍捷锐于2022年成功加入了深圳脑科学技术产业创新中心，并在2023年获得了脑科学企业认定以及千万级天使轮融资。倍捷锐始终致力于为生命科学工作者提供更高效便捷的科研工具，历经5年打磨，最终在2024年7月发布重磅产品——NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪。倍捷锐NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪仪器信息网：目前贵司主推的高内涵细胞成像分析系统产品有哪些？并谈谈该产品的核心竞争力（包括成像、数据处理、算法分析和自动化等方面）孙瑞：目前倍捷锐主推的产品是NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪，其核心竞争力在于成像、自动化和智能化分析三大方面。在成像方面，NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪具有6个成像通道，多种成像模态。首先是倍捷锐所专注的定量相位显微技术（QPI技术），就像前面所述，它是一种无标记、快速、无损、高分辨率的新兴显微成像技术，能够定量表示细胞产生的形貌和动态变化，可在不对样品进行任何预处理的情况下，测量微观物体透射光（或反射光）的相位延迟，生成反映物体形态学和动力学的图片，再通过分析相位分布图获取细胞的干重、力学特性、密度分布等全新信息。如果把基因组测序比喻为“指纹识别”系统，那么 QPI 技术则是“人脸识别”系统。另外，NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪还兼备新一代明场技术与四通道荧光成像方案，不仅提升了成像的清晰度，还能捕捉到更为丰富的细胞细节，再搭配多通道影像融合的功能，进一步提升了观察分析的深度与精度，达到了更高维度。从左到右依次为：明场，QPI，四个荧光通道，荧光融合图像在自动化方面，用户可以一键控制仪器电动门开关，通过自动定位聚焦提升操作效率与成像质量，一键启动自动图像拼接，将高速孔板扫描的微观数据汇成一幅超大视野总览图。对于有活细胞长时间多形态成像需求的用户，设备还能结合微流控、孵育器等装置实现流式成像及自动控制延时成像，减少人工操作，极大提高分析效率。 人关节软骨细胞（40×），LFAITM软件大视场图像拼接在软件系统方面，综合运用人工智能和大数据分析等技术，倍捷锐开发出独特的LFAITM智能分析系统。不仅可以进行细胞分类、精准计数、活性分析、行为分析等复杂任务，还结合QPI技术推出了细胞力学分析、干重分析等创新功能。LFAITM 软件细胞分类工作原理仪器信息网：贵司高内涵细胞成像分析系统主要应用哪些领域的哪些实验环节？有哪些代表性用户单位？孙瑞：NHQLiveTM无标记高内涵活细胞成像分析仪凭借其多样化的成像模式、自动化操作以及智能AI分析展现出广阔的应用前景，目前主要应用领域包括药物作用机理分析、组织病理研究、细菌活性检测、细胞周期观察分析、血液分析、植物学研究、神经细胞动作电位分析、生殖细胞活性分析等。具体而言，可用于单细胞计数与分析、细胞分类、形态分析、药物-细胞影响分析、细胞追踪、行为分析、力学分析等实验环节。现阶段，倍捷锐团队已与香港中文大学、麻省理工学院、斯坦福大学、康乃狄格大学、厦门大学、沈阳自动化所、清华大学、上海药物所、默克、蔡司等单位建立友好合作关系。仪器信息网：请点评荧光成像系统、透射光成像系统和共聚焦成像系统等不同成像方式的优劣势？孙瑞：荧光成像系统通过使用特定波长的光照射样品，使样品中的荧光分子被激发而发射出荧光，随后被检测器捕捉并转化为图像。其优势包括：高度特异性，针对特定的分子或结构实现高特异性成像；灵敏度突出，即使样品中的目标分子含量较低也能通过荧光信号检测出来；多色成像，能够同时使用多种荧光染料实现多通道成像，便于同一时间观察多种细胞组分。然而，荧光成像系统也存在一定局限性，如细胞活性差、光漂白、光毒性、成像速度慢等问题。透射光成像系统基于透射光原理，光线穿过样品后被显微镜的物镜收集并成像，适用于观察透明或半透明的样品。其优点主要是样本无需进行化学标记，避免了标记过程带来的影响，且操作也相对简单。但相比于荧光成像，透射光成像的对比度较低，难以区分细微的细胞结构，而且因其采用可见光波段，其分辨率也会受限于光的衍射极限。共聚焦成像系统采用激光扫描和针孔过滤技术，能够提供基于荧光成像的超分辨率成像，显著提高横向和轴向分辨率，同时还能捕捉细胞的三维结构信息。除了荧光成像所面临的问题之外，其设备成本相对较高，逐点扫描的方式也导致了成像速度相对较慢。仪器信息网：未来高内涵细胞成像分析系统技术发展趋势如何？最看好哪些应用细分？孙瑞： 首先，无标记成像技术的兴起将减少对荧光标记的依赖，降低对细胞的潜在影响。例如，基于定量相位显微技术的无标记高内涵活细胞分析仪，能够实现对细胞的实时、无标记监测；其次，随着3D细胞培养技术的应用日益广泛，高内涵成像系统需能够支持三维成像，以更准确地模拟并反映细胞在体内的真实生长环境；人工智能和机器学习等前沿技术不断成熟融合，将被更深入地整合到高内涵细胞成像分析系统中，大幅提升数据分析的效率与精确度。自动化的特征识别和分类将变得日益普遍，从而降低对人工操作的依赖；高通量筛选与高内涵成像更加协同，进一步推动药物发现及疾病模型的研究进程；最后，为了提高科研人员的工作效率，成像分析系统的用户界面将设计得更加直观易用，减少学习成本。此外，标准化的工作流程和数据格式将促进不同实验室间的数据共享与结果对比。得益于技术不断创新突破，高内涵细胞成像分析系统的应用场景正不断扩大。目前，它在药物发现与筛选、类器官研究、干细胞研究、免疫学以及神经科学等关键领域展现出巨大的潜力和前景。例如，类器官作为一种新兴的细胞培养模型，能够更真实地反映人体组织的结构和功能，高内涵成像分析系统可以监测类器官发育过程中细胞的变化，为疾病建模和药物测试提供支持。干细胞在再生医学和疾病模型建立中扮演着重要角色，高内涵成像系统可以帮助研究人员更好地了解干细胞的分化过程和功能特性。总之，高内涵细胞成像分析系统的未来发展趋势将更加注重技术创新和应用扩展，特别是在药物发现、类器官研究、干细胞研究、免疫学和神经科学等领域的研究应用。随着技术的进步，这些系统将会更加高效、智能，并且更容易被科研人员所接受和使用。孙瑞 倍捷锐联合创始人兼CEO孙瑞，倍捷锐联合创始人、CEO，厦门大学生科院大湾区院友会副秘书长。毕业于波士顿大学生物医学工程专业, 拥有多年科技型技术转化的经验。从2015年起，分别创始并主导了波士顿大学生物医学工程系脑血管造影术实时监控跟踪技术、哈佛大学与美国东北大学联合主导的肝脏体外器官芯片筛药技术的产业化。在2016年主导创建了服务于年轻华人科学家的产业化协会‘波士顿破蛋计划协会’。19年起作为联合创始人全职加入倍捷锐，推动无标记高内涵成像技术产业化，并构建倍捷锐与默克、蔡司、英伟达、以及国内多所高校的深度合作。关于倍捷锐倍捷锐（BayJayRay）由来自香港中文大学的团队联合MIT、波士顿大学等高校成员共同创立。公司致力于开发创新性先进光学成像技术，以无标记显微技术——定量相位成像技术作为核心，拓展其在生物医学的产业方向的应用，并矢志于借助中国制造优势赋能生物医学产业，推动国产制造新高度。欢迎投稿！投稿文章将在《高内涵成像技术》专题展示并在仪器信息网相关渠道推广。投稿邮箱：zhaoyw@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系：13331136682（同微信）。

简介：在当今现代化产业快节奏中，没有人可以负担得起意外停产和代价过高的停工期所带来的损失。机器状态监控(MCM)就是为了避免上述情问题的发生。基于其多年来在热成像领域的应用经验，热成像专家MoviTHERM(美国加利福尼亚州，尔湾)设计了一套配有FLIR热像仪的专用MCM解决方案。热成像已经过证明，是在故障可能发生之前，监控机器健康状态以及检测潜在故障点的一种有效方式。可利用热成像对机电设备的关键运行状态健康状况以及磨损特性进行评估，同时，纵向温度数据对预测性维护计划非常有帮助。 热成像可能是当前可用的最简单的一种非接触式温度测量方法。对机器部件的“热点”进行监控，例如：电机、轴承、换热器、冷却风扇、排气口、管道等，可以对日后可能出现的故障点向您发出警告。此外，对电气部件热扫描，例如：电缆、电线、端子以及控制面板，能够快速地暴露诸如以下问题：负载不平衡、电流过载、电线松动、端子腐蚀或热管理问题。热成像有助于在早期检测到问题 — 提早控制问题发展为代价高昂、潜在关键的设备故障。热成像使这些不可见的问题可见，因此，可在发生灾难性故障之前采取校正性措施。这就是为什么采用热像仪用于关键设备监控会成为防止意外、非计划停工的极为有效的一道防线。MOVITHERM机器状态监控(MCM)解决方案MoviTHERM是一家经授权的美国菲力尔公司经销商、集成商、解决方案提供商以及产品开发公司。该公司提供热成像摄像机和热成像解决方案，用于远程监控、自动化成像和无损检测。MoviTHERM服务的其中一些行业包括航空航天、通用制造业、钢铁业、食品业、农业、油气、汽车制造业、学术界以及造纸和塑料。 为了满足故障检测和预测性维护对MCM使用不断增长的需求，MoviTHERM已开发了一种一站式集成MCM系统解决方案。该集成系统的设计满足工业MCM装置的具体需求。结合先进的热成像系统以及经验证的现货部件，MoviTHERM机器状态监控(MCM)系统可以可靠地在早期检测到问题 — 提早控制问题发展为代价高昂、潜在关键的设备故障。MOVITHERM MIO — 智能I/OMoviTHERM的MCM系统建在MoviTHERMMIO智能I/O模块周围。该模块处理来自热像仪的温度数据，并实时更新模拟(4-20mA)和数字(继电器)输出。智能I/O模块 — MoviTHERM MIO-AX8-7MIO采用先进的嵌入式结构，可以驱动音响报警、警示灯、自动拨号器、SMS信息发生器、数据记录器或任何其他标准功能工业装置 — 这些均无需使用专业的PC或PLC。内置基于浏览器的配置工具简化了系统设置和调试，因此，您可在数分钟内配置和部署MCM系统，而无需数小时的时间。FLIR自动化摄像机MoviTHERM机器状态监控解决方案与多个FLIR热像仪兼容。1.FLIR AX8FLIR AX8是带成像功能的热传感器。AX8将红外热像仪和可见光相机集成入一种结构小巧、经济实惠的架构中，为关键机电设备提供连续的温度监控和报警。AX8帮助用户防止意外停机、服务中断以及设备故障。AX8的尺寸仅为54 x 25 x 95 mm，使其容易安装在空间有限的区域内，可用于为关键机电设备提供无间断状态监控。2.FLIR FC-R系列FC-R系列具备单板、非接触式温度测量功能，能够对变电站、废物处理以及贵重设备进行火灾检测、安全性以及热监控。FC-R系列同时具有最新的细节成像和车载视频分析技术。FC-R系列通过电子邮件、网页和移动应用程序、优势的图像储存、数字输出或VMS事件通知，提供可靠的检测和灵活的报警选项。3.FLIR A310固定安装式热像仪，如FLIR A310，几乎可以安装在任意地方，以对关键设备和其他有价值的资产进行监控。该热像仪可帮助保护生产装置和测量温度差值，对给定情况的危险程度进行评估。这就使得用户能够在问题转变为代价较高故障之前查看到问题，防止停工并提高工人的安全性。4.FLIR NVRFLIR网络视频录像机(NVR)显示从视频显示屏上FLIR热像仪反馈的现场视频。此外，NVR的配置可以显示屏幕上警告以及报警指示。在启用视频归档功能后，用户可保存数月的车载视频，用于记录审查和发布分析。在添加至NVR的网络连接后，可使用FLIR云技术在世界任何地方对监控系统进行评估。报警和现场视图，甚至可利用运行免费FLIR云应用程序的PC、Mac、Android或Apple iOS装置，远程查阅。无限制接口潜能MoviTHERM的机器状态监控解决方案与警示灯、音响报警、自动拨号器、PLC控制器 — 任何您可想到的电气或控制装置类型连接。该解决方案采用整洁、组织良好的封装，具备智能传感器功能、内置操作员界面/视频墙以及数据归档功能。该解决方案目前已在国内上市，了解更详细的信息，请前往“菲力尔中国”展位。

随着生物医学研究的不断深入，科学家希望解决长久以来的一个经典挑战，即如何简单、有效且高质量地分选细胞。NanoCellect WOLF系列微流控细胞分选仪正由此而来，致力于帮助每一位科学家实现更轻松高效、细胞状态健康的细胞分选。NanoCellect新款WOLF G2微流控细胞分选仪大大扩展了传统细胞分选的能力，兼具性能灵活和简单易用的产品特性，是现代生物医学研究领域的理想之选。WOLF G2微流控细胞分选仪的优势基于微流控芯片的流体技术WOLF G2利用专有的微流控分选芯片进行批量分选和单细胞置板，比传统的高压力细胞分选仪更温和，通过实现小于2psi的分选压力，使分选后的细胞保持活力和RNA的完整性。此外，无气溶胶的一次性微流控芯片便于无菌分选，是目前市场上生物安全性最佳的分选工具之一。高配置的光学系统WOLF G2使用基于激光的流式细胞仪技术，同时配备典型的前向（FSC）和后向（BSC）散射探测器，以及3种不同的激光配置来扩大应用性能。简单直观的WOLFViewer软件WOLF G2通过WOLFViewer软件，让工作流程简单直观且兼具齐全的功能。此外，WOLF G2的关机和清理时间仅需不到一分钟，更大程度地为使用者节约时间。灵活高效的性能WOLF G2的功能规格保证了产品应用最大的灵活性，不仅能够分辨淋巴细胞、单核细胞、粒细胞，以及小至1微米的微生物细胞和大至60微米的细胞，还能实现最高200个细胞/秒的分选速度。精致小巧的体积WOLF G2台式微流控细胞分选仪的体积仅为2立方英尺，占用空间小，可以轻松实现实验室之间的灵活移动。WOLF G2微流控细胞分选仪立足细胞分选前沿科技最新的WOLF G2台式微流控细胞分选仪通过使用两个激光和多达九种颜色，显著扩展了这种温和的台式微流控细胞分选仪的分选能力，同时还保持着简单的批量分选或单细胞置板工作流程。将WOLF G2与N1单细胞分配器结合使用时，即可在96孔或384孔板中完成单细胞分选。WOLF G2台式微流控细胞分选仪更可广泛应用于多个生物医学研究领域，帮助科研人员在基因组学、抗体发现、细胞系开发、基因编辑等方向实现更易于使用、经济灵活的细胞分选。

近年来，在世界范围内，恐怖分子利用隐藏爆炸物制造的恐怖事件屡屡发生。对隐藏爆炸物的检测越来越受到各个国家的高度重视。常规的X射线、射线等检测技术大都是通过探测行李和包裹的密度来进行成像,依靠操作人员的经验来判断其中是否含有爆炸物。这种方法并不是基于分子水平上的检测技术，所以它无法肯定告知行李和包裹里是否含有爆炸物。因此开发简单、便捷、可靠的实用化仪器对爆炸物气态分子和颗粒物作实时痕量检测就成为探测隐藏爆炸物的一种不可缺少的手段。最早期对于爆炸物的痕量检测主要是依靠犬类的嗅觉以及一些实验室的电化学分析法比如气相或液相色谱(HPLC,GC)、质谱(MS)等，但通常这些实验室方法因设备笨重、方法复杂、分析时间长，很难在现场使用。20世纪60年代末出现的IMS技术因当时技术限制，分辨率较差而未引起重视。近年来,技术的发展和对IMS技术的深人研究使IMS技术显示出检测限低、响应迅速、灵敏度高的特点,从而使相对低成本的、结构紧凑的、实用化的现场分析仪器成为可能。SHINS-P200手持式痕量爆炸物探测仪是赛纳斯联合嘉庚创新实验室公共安全联合研究中心，研发的最 新一款手持式痕量爆炸物探测仪，采用蓝牙无线连接技术，通过非接触式抽气采样，5秒快速识别爆炸物，可连续实时监测，当仪器周围环境炸药浓度或采样质量达到探测限时，仪器能快速发出报警指示,把危险扼制在萌芽状态。SHINS-P200“电子鼻”即是仿照生物的嗅觉系统而研制出的检测气体的传感器或集成系统。赛纳斯SHINS-P200产品基于功能仿生狗鼻的启发：狗鼻内部粘膜有约3亿个气味受体细胞，气体分子与这些受体细胞接触，引起级联放大的生化反应，进而识别气体成分。基于功能仿生材料设计，具有“一点接触、多点响应”的链效应特点的荧光淬灭爆炸物检测技术被普遍认为是灵敏度最 高、选择性最 好的可实用化、可微型化的技术，有利于“电子鼻”传感薄膜的制备。赛纳斯SHINS-P200型产品基于自主技术产权，打破了目前国外企业垄断荧光淬灭安检产品的现状，达到国际领 先水平。颠覆了现有检测方法局限，创新性的发展了微型化、智能化、非接触式爆炸物检测的超灵敏“仿生电子狗鼻”，对未来战争、航线保障、反恐防爆、国防安全具有重要意义。【产品特点与优势】 1、手持式、重量500克，方便携带 2、一键式操作、简单方便、易学易用、使用性强 3、耗材元件更换简单，无需复杂拆机操作 4、警用安全防护设计 5、仪器报警后，按复位键即可重新检测，无需校准或等待步骤 6、环境适应性强 7、开机时间小于3秒 8、可检测40 余种爆炸物，包括：　　民用炸药（硝酸铵、黑火药、鞭炮药、点火药、TATP 等）　　军用炸药（TNT、DNT、特屈儿、苦基胺、黑索金、太安等液体炸药（硝基甲烷等） 【应用范围】汽车站/火车站/机场安全、边界/边疆巡逻搜查、道路区/地区搜查、海岸巡逻队/海巡、建筑物搜查、外交官邸/VIP旅馆安全、公共设施/娱乐场所、港口/船舶、海关/关卡安全、监狱/搜寻/救援求助、货柜/集装箱码头、快递/车辆/行李/物流货物运输、飞机/火车运输及客运车箱安检等。

人类真皮成纤维细胞是皮肤的细胞成分，由于它们的动态细胞特性而表现出细胞间表型异质性。因此，单个真皮成纤维细胞可以有不同的细胞特性，负责伤口修复、纤维化或细胞外基质的重塑。脂质代谢在具有不同表型的成纤维细胞中是否存在不同的形态，以及脂质成分是否参与成纤维细胞亚型的建立尚不清楚。　　2022年4月，洛桑联邦理工学院的Laura Capolupo等人在Science上发表了题为“Sphingolipids control dermal fibroblast heterogeneity”的研究成果，通过空间分辨代谢组学和单细胞转录组学研究方法，通过研究单个细胞的脂质组成，揭示了鞘脂在成纤维细胞状态确定中的驱动作用。研究背景　　外部信号(例如激素、细胞因子和生长因子)和细胞自主特性(例如单个细胞的转录和代谢状态)共同决定细胞命运的决定。尽管在数十年的深入研究中，外部信号的作用方式已经得到了广泛的详细说明，但细胞自主对命运决定的分子基础仍难以捉摸。脂质参与能量代谢，负责生物膜的组装，充当信号分子，并与蛋白质相互作用以影响其功能和细胞内分布。脂质组成因细胞类型而异，并在分化事件中重新编程。然而，脂质组重塑是否以及如何帮助改变细胞特性尚不清楚。　　研究思路　　研究结果　　1. 通过空间代谢组学揭示脂质异质性的组织原理，单细胞分析显示脂质协同调节　　图1和图2展示了研究人员首先对原代真皮人成纤维细胞 (dHF) 进行了空间代谢组学解析，结合电喷雾电离液相色谱-质谱(ESI-LC/MS)和基于多反应监测(MRM)的脂质组学分析，发现dHF 中存在两个共存的脂质变异轴。一个轴与细胞内组织有关，另一个轴与脂质相关的细胞间异质性有关，其中鞘脂途径受到高细胞间变异性的影响。随后的单细胞脂质组根据脂质组成对细胞进行分组，产生了不同的细胞簇。当考虑鞘脂的水平时，某些鞘脂在特定的细胞簇中富集，表明 dHF 以不同的鞘脂代谢状态存在。　　研究人员随后用可识别不同鞘脂头部基团的荧光标记的细菌毒素对细胞进行染色，验证了这一结果，发现dHF 以亚稳态鞘脂代谢配置存在，与给定的表型状态相对应，并在细胞世代中持续存在，研究人员将这些脂质代谢状态称为lipotypes。　　图1 | dHFs的单离子空间代谢组学分析　　(A)空间代谢组学检测方法示意图　　(B)正离子模式检测的部分脂质成像图　　(C)每个像素的PCA坐标显示　　(D)前10种脂质的贡献度展示　　图2 | 单细胞脂质组学分析　　(A)空间代谢组数据单细胞分析方法示意图　　(B)显示通过257个细胞计算的脂质CV的条形图　　(C)脂质协变网络　　(D)单细胞脂质组学数据的t-SNE图　　(E)鞘脂染色t-SNE分布图　　(F)鞘脂前体和负责鞘脂的成像图　　2. 单细胞转录组测序对细胞类型进行分类并对应不同脂型结合分析　　研究人员接着对dHF 进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，并将转录组定义的亚型与鞘脂定义的亚型联系起来，发现特定的lipotypes与普遍的细胞状态有关，表明lipotypes是 dHF 细胞状态的标志物。此外，dHF lipotypes还反映在不同真皮区域的成纤维细胞亚型上，如真皮较深区域的网状成纤维细胞与较浅区域的乳头状成纤维细胞会呈现差异化的lipotypes，且与皮肤癌的相关性不同。由此，lipotypes可以在体内标记特定的 dHF 群体。　　图3 | 脂肪类型映射到转录细胞的状态　　(A)通过指定聚类对5652个单独DHF的scRNA序列进行UMAP嵌入分析　　(B)聚类标记基因的基因表达点图　　(C)A中单个dHF细胞的扩散图，突出了不同细胞状态之间转录变异轴　　(D)DHF的sRNA序列数据PAGA轨迹分析图　　(E)每个FACS分类的脂肪型群体的富集基因的平均基因表达热图　　(F)不同的脂型基因特征分数UMAP图　　(G)不同簇细胞的平均脂型z分数点图　　(H)ShTxB2e+、ShTxB1a/2e+、ChTxB+和triple+的PAGA轨迹分析图　　(I)成纤维细胞(ACTA2)和基底细胞(LMNA)的两种典型标记物的UMAP图　　(J)几种染色细胞的共焦显微照片　　3. 鞘脂扰动对细胞状态的影响　　研究人员最后探究了鞘脂扰动对细胞状态的影响，发现lipotypes异质性通过使原本相同的细胞对细胞外刺激的反应多样化来影响细胞特性，并且操纵鞘脂组成足以将细胞重新编程为不同的表型状态。此外，鞘脂还能整合到参与细胞状态确定的调节回路中，这些回路解释了代谢和转录成纤维细胞的异质性。具体来说，研究人员观察到鞘脂调节成纤维细胞生长因子2 (FGF2) 的信号传导，其中globo系列鞘脂Gb3/Gb4 充当正调节剂，而神经节苷脂GM1 充当负调节剂。反过来，FGF2 信号通过维持导致Gb3/Gb4 产生的替代代谢途径来抵消 GM1 的产生。　　图4 | 鞘脂扰动对FGF信号的影响　　相关讨论　　该研究通过将高分辨率质谱成像与单细胞转录组学相结合，测量了单个人类真皮成纤维细胞的脂质组和转录组，发现特定脂质代谢途径的细胞间变化有助于建立参与皮肤结构组织的细胞状态如图5所示。这为细胞间异质脂质代谢在多细胞系统的自组织中发挥指导作用提供了证据。图5 |鞘脂控制真皮成纤维细胞异质性

多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，是将原子力系统、微流控系统、细胞培养系统合为一体的单细胞操作系统，采用不同孔径的微型纳米注射器，可实现单细胞注射（Injection）、活细胞内物质提取（Extraction）、单细胞分离（Isolation）、粘附力测定（Adhesion）、纳米打印(Nano-printing)等多种功能，更多功能及应用请参考如下文章。点击了解更多详情：多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT的原理与应用介绍本次讲座与培训将介绍FluidFM技术的原理及应用，着重讲解在活细胞单细胞组学领域的进展，Live-Seq技术可直接在活细胞无损提取细胞内容物进行测序工作，能够提供更加原生和真实的测序信息，让单细胞的基因表达动力学研究成为可能。报告信息：应用讲座：5月25日北京大学金光楼311上午09:30—10:30上机培训（扫码报名，名额有限）：5月25日北京大学金光楼126下午13:00—17:30报告人: 胡西 博士报名注册：点击此处或扫描下方二维码即可报名扫码即刻报名报告人简介：胡西，Application Scientist of Quantum Design China，加州大学洛杉矶分校博士后。主要负责单细胞显微操作设备的技术支持和市场推广活动，并具有丰富的流体力显微镜（FluidFM）的操作经验。主办单位：凤凰工程北大基地光学成像平台协办单位：Quantum Design 中国科研进展文章导读：单细胞测序在疾病诊断和细胞异质性研究中发挥着重要作用。然而目前的单细胞测序手段需要将细胞消化并裂解才能够进行，而细胞状态在这一操作中不可避免的会发生改变，因此很难掌握细胞真实的基因表达情况， 尤其对于基因通路上表达变化的检测为不利。近期苏黎世联邦理工学院使用FluidFM创建了一种原位活细胞基因测序方法，这种方法能够在不杀死细胞的情况下完成对细胞的测序工作。通过这种技术该团队成功完成单细胞RNA基因测序，并通过这种方法检测到了细胞的基因表达和细胞周期状态变化。下面本文就这项工作的具体内容进行阐述。1. Live-Seq测序技术简述由于单个细胞的RNA总量仅有10 pg。为了实现无损的单细胞测序，该团队先使用FluidFM对现有的scRNA-Seq单细胞测序的方法进行了优化。为了尽可能的接近Smart-Seq的测试条件，该团队采用了先将缓冲液吸入探针，然后再进行细胞提取的操作。这样可以确保所提取的RNA能够先与缓冲液混合，从而避免RNA的降解。通过这一方法，该团队成功实现了IBA细胞的测序，证明了这种方法的可行性（图1）。图1. Live-Seq技术a. Live-Seq技术的示意图和代表图片，黑色箭头指代液面；b. IBA细胞测序的质量控制图（n=10）。2. Live-Seq技术分析细胞系和细胞状态为了证实Live-Seq的有效性，该团队对多种细胞系进行了测序，这其中包括IBA细胞、小鼠脂肪干细胞和祖细胞（ASPCs）以及脂多糖处理的RAW264.7细胞和Mock处理的RAW264.7细胞。通过对这些细胞系进行测序发现，该方法能够区分上述细胞系，并且在特征基因检测中能够找到每种细胞所对应的特征基因，证明了Live-Seq方法的有效性（图2）。图2. Live-Seq单细胞测序区分细胞型及细胞状态a. 实验方法示意图，使用LPS和PBS对RAW细胞进行处理；b. 前500个高度易变基因的tSNE图；c. 前十的细胞型、细胞状态差别基因的热图；d. 小鼠基因图谱预测，使用前100个标记基因的团簇；e. Live-Seq对比scRNA-Seq的锚点分析，显示两者没有显著差异。3. Live-Seq技术对细胞的活力基本没有影响Live-Seq技术的优势在于提取过程中不会破坏细胞。通过对提取前后的测序对比可以发现，提取组与空白组之间的团簇没有显著性差异。并且通过对细胞形态的观察中，发现细胞的形态基本没有改变，并且多数细胞仍然能够正常分裂（图3）。图3. Live-Seq对细胞活力的影响a. 细胞实验的示意图；b. Live-Seq测序后不同时间点（1h,4h）的scRNA-Seq的tSNE图；c.不同时间点scRNA-Seq所有能够发现差异的基因（共12个）；d.不同时间点的细胞形态图片。4. Live-Seq技术能够记录细胞下游分子表型事件由于Live-Seq对细胞生理状态影响小，因此能够监测在细胞代谢过程中的基因变化。通过对比LPS处理的巨噬细胞周期实验中发现，Live-seq技术与对照组的细胞代谢水平相比没有明显变化，因此这种方法测量的数据十分接近细胞代谢中基因表达的真实水平。通过测序对比LPS处理与空白的测序结果发现Nfkbia与Tnf的表达为相关。这一结果也验证这种测序方法在检测细胞下游表型时的优势。图4. Live-Seq技术的单细胞纵向分析a. 实验示意图；b. 不同处理细胞的mCherry强度变化；c. 3~7.5h之间mCherry强度变化；d. Tnf-mCherry强度变化的线性回归模型；e. Nfkbia与Tnf在Live-Seq测序中的表达关系；f. Nfkbia与Tnf在scRNA-Seq测序中的表达关系；g. Live-Seq测序中细胞处于S期的评分；h. Live-Seq测序中细胞周期的mTnf-mCherry强度变化；i.Tnf-mCherry的荧光强度增量（3~7.5h）。5. Live-Seq技术对同一细胞多次测序Live-Seq技术的无损性甚至能够实现对单个细胞的多次测序。通过对单个细胞两次提取后细胞活力变化的观察中发现，细胞的活力即使在2次提取后仍没有发生明显的变化，基因型分析也没有发现明显的基因表型改变。图5. Live-Seq对细胞的多次提取j.连续测序的示意图和代表图像；k.Live-Seq的tSNE图；l.整合Live-Seq和scRNA-Seq的tSNE图。6. 总结Live-Seq是一种十分具有前景的单细胞测序的新方法，得益于FluidFM技术的无损提取的优势，Live-Seq技术除了能够实现传统测序的功能外，还降低了细胞的损伤，能够提供更加原生和真实的测序信息。这种特点甚至让单细胞的基因表达动力学研究成为可能。相信随着这种技术自动化的提高，将为单细胞测序技术带来更多可能。参考文献：[1]. Genome-wide molecular recording using Live-seq, Wanze Chen, Orane Guillaume-Gentil, Riccardo Dainese, Pernille Yde Rainer, Magda Zachara, Christoph G. Gäbelein, Julia A. Vorholt, Bart Deplancke, bioRxiv 2021.03.24.436752；doi: https://doi.org/10.1101/2021.03.24.436752

王晓雄/郭玉婷/李迪联合研究团队利用像散成像技术实现摩擦纳米发电机的界面接触状态实时表征关键词：三维荧光微球成像技术；像散成像；三维界面接触表征；摩擦电纳米发电机 导读微观表征技术已经被证明对于现代科技发展具有巨大的影响力。市面上对表面形貌的常规表征手段有光学显微镜、SEM、AFM、台阶仪等，但目前尚缺少实时分析微界面接触状态的精准探测技术，这极大的阻碍了电子科技领域和材料开发领域域的发展。为了解决这个难题，青岛大学王晓雄团队、中国科学院大学生命科学院郭玉婷团队与中国科学院物理研究所李迪团队协作，通过利用“超分辨荧光微球硅胶形变技术”成功实现了对接触界面的微观三维可视化分析，完成了摩擦纳米发电机（TENG）三维表面的原位监控，能够在TENG工作的同时获得界面接触信息，为材料微观界面接触表征的测定和评估提供了新技术手段。相关成果于2024年7月30日在学术期刊《Nano Energy》在线发表（3D visualization microscope of TENG contact interface beads on astigmatic imaging，DIO: 10.1016/j.nanoen.2024.110061 ）。 正文界面接触状态的微观表征在多个科学领域具有重要研究价值，因此Science杂志也将“如何在微观层面测量界面现象”列为125个重要科学问题之一。例如：1、在物理科学领域，材料界面设计能够有效改变力学性能，因此对于结构强度、稳定性和寿命有着巨大影响（如图1）。2、在化学领域，界面两相物质的反应或者输运过程对于化学过程有着决定性的影响。3、在电子器件领域，界面接触状态对CPU热管理效果影响巨大，且器件连接效果受接触电阻影响很大。4、在生命科学领域，液-固界面能够完成植物液体输运以及物质传递等过程。图1. 普通塑料表面起伏结构，影响接触分离分布传统认知认为粗糙界面有助于提高接触起电效果，电负性差异给出了材料本身电荷转移能力的强弱，而事实上只有当两种材料的接触距离达到电荷有效转移距离，即电子云交叠距离才能够实现有效电荷转移，这意味着未经处理的粗糙材料中有大量的界面并未有效参与电荷转移，如何重构接触界面解析的有效性至关重要。在本工作中，团队以TENG接触界面的微观表征为案例成功开发了一种实时分析接触界面的3D可视化技术，为TENG的接触界面研究带来了技术性的突破。研究团队开发的3D可视化技术，以界面位移-力学性能解析为思路，超高分辨率观测聚二甲基硅氧烷（PDMS）和丁腈薄膜构建的TENG接触面系统，利用荧光微球的荧光成像和自主研发的基于深度学习的算法网络，实现了对TENG接触界面的实时三维重建观测，如图2所示。这项技术不仅能够观察接触界面的形变，还能计算出实际的有效接触面积，为理解接触起电机制提供了定量化的数据支持，对于设计新一代高性能、高稳定性的TENG具有重要的指导意义，对提高电子器件接触面能量转换效率提供新方法。图2. 通过荧光标记TENG摩擦对的一层反解力学状态表面来获得其按压状态表征；（a）标记层未受到按压时，荧光标记在垂直面方向没有明显移动，反解获得（c）平整表面；（b）标记层受到按压时，荧光标记的形状变化被用于解析垂直面位移，从而完成（d）三维重构。 结语随着技术的进一步成熟和应用，基于像散成像原理的三维可视化技术有望在能源、智能穿戴设备、生物传感器和物联网等领域发挥重要作用，推动相关产业的技术进步和创新发展。该工作由青岛大学王晓雄团队、中国科学院大学生命科学院郭玉婷团队与中国科学院物理研究所李迪团队共同完成。该工作在国家自然科学基金、北京市科技新星等项目的资助下完成。——招聘——郭玉婷课题组诚聘细胞生物、光学工程和计算机领域的相关人才，详情请见招聘简章（https://bio.ucas.ac.cn/index.php/tzgg/76304-2024-04-07-09-24-06 ）。

（Chelmsford, MA – January 25, 2017）斯派超科技，一家全球性润滑油、燃料油及过程水分析设备及软件供应商，正式发布第5版Fluidscan® 便携式油液状态分析仪。润滑油失效是造成设备故障和失效的主要原因之一，Fluidscan便携式油液状态分析仪通过对油液理化指标的检测，帮助用户判断液体污染或老化程度，决定润滑油是否需要更换。Fluidscan第五版在产品性能和用户体验上都有很大的提升。? 新版专利Fluidscan分析的灵敏度和精确度显著提高，如：总水检测限从原来的1000ppm降低到50ppm。并且通过新的红外背景检测功能提高了检测稳定性。? Fluidscan油库从最初的300个，增加到700多个，可以匹配97%以上的油样（此数据出自斯派超过去12个月全球用户及体验用户报告）。? 操作更加简单，Fluidscan关键功能如结果浏览，油液匹配等功能，相对于老版本速度提高4倍，新的数据同步功能让用户更加简单快速的管理数据，并且更方便对软件和硬件进行升级。Fluidscan使用斯派超科技专利的直读红外技术（DIR）直接、快速检测润滑油的水分、总酸值（TAN）、总碱值（TBN）、氧化度/硝化度/硫化度、乙二醇（防冻液）、烟炱等参数。DIR方法不需要使用化学试剂，不需要使用液体溶剂，整个检测过程只需要1滴油样。Fluidscan可以直接在工作现场使用，可以实时指导维护保养工作。结果与实验室方法高度一致，TAN（总酸值）和TBN（总碱值）与ASTM D664、D4739滴定法高度一致，水分检测与ASTM D6304卡尔费休法高度一致。Fluidscan V5是斯派超科技Minilab系列油液分析系统重要组成部分，能够直径、定量的检测油液理化情况，是设备预知性维护和主动维护中重要一环，对关键设备减少停机，延长寿命，起到保护作用。除发布Fluidscan V5外，斯派超科技还发布了Minilab系统升级情况，包括SpectrOil 120C油料光谱仪, LaserNet Fines Q230 多功能磨粒分析仪and the SpectroVisc Q3050便携式运动粘度计。斯派超科技首席执行官CEO Brian Mitchell说“新版Fluidscan展现了斯派超科技持续不断发展和创新油液监测技术和产品，服务全球客户的不懈努力。”更多信息，请联系我们。关于斯派超科技斯派超科技公司专注油液监测领域30年，是在用油液检测技术的领导者和推动者，参与制定了多项油液检测标准。同时，其创新的产品及检测技术也为广大用户带来了巨大的经济效益和社会效益，推动了整个行业的良性发展。于此同时，斯派超公司的多款产品及检测技术都是与美国军方联合开发，代表了油液检测行业中的技术前沿。针对不同用户，斯派超提供油液监测全套解决方案，满足现场筛查、预知性维护和主动维护等各个层次的需求。

细胞分选：根据细胞具有的特性，从异质细胞混合物中分离一个或多个特定细胞群的过程，它是对某一特定细胞类型进行生化分析和功能分析的前提和基础，是细胞学研究过程的重要技术。 磁珠细胞分选：基于抗体与特定的细胞表面蛋白结合，被置于磁场中，经磁珠标记的细胞在磁场作用下被吸附、富集与分选。纳米磁珠细胞分选无需大型仪器、具有简单快速、分选纯度高的特点。 瑞沃德纳米磁珠细胞分选系统1.纳米磁珠是磁性细胞分选的重要成员，是吸附或偶联各种生物反应性分子的理想材料。瑞沃德自主研发纳米级磁珠，可与链霉亲和素偶联，生物相容性好；纳米磁珠可降解，稳定性好，分散性好，不影响细胞状态。2.自主开发磁珠细胞分选全链条实验的产品，包括种类丰富的细胞分选试剂盒、分选磁极、细胞分选柱。3.多维打造有柱式细胞分选平台、无柱式细胞分选平台。纳米磁珠细胞分选平台（无柱式） 新品介绍通过向PBMC或单细胞悬液中是加入生物素化的抗体标记非目的细胞（阴选），再用链霉亲和素磁珠结合被标记的非目的细胞。仅需通过手持式永久性磁极吸附的方式获取目的细胞，纳米磁珠细胞分选平台（无柱式），可以快速、简便、大量地分离出与磁珠无接触、未标记的目的细胞。目的细胞可以直接应用于流式分析、细胞培养以及多种分子实验。纳米级磁珠：磁性强、温和无损细胞手持式磁级：操作简便、性价比高无需分选柱：高纯度、高效率阴性分选：去除非目的细胞应用广泛：用于多种细胞实验、分子实验 实验流程 应用表现01.细胞分选后保持高活性使用RWD人NK细胞分选试剂盒-CF（科研级）分选人PBMC，经过流式鉴定，分选前细胞活性99.73%，分选后的细胞活性99.72%，说明经过RWD无柱式细胞分选对细胞活性没有影响。 02细胞分选后目的细胞保持高纯度使用RWD人NK细胞分选试剂盒-CF（科研级）分选人PBMC，经过流式鉴定，分选前human NK细胞（CD3-/CD56+）占比12.93%，富集分选后human NK细胞（CD3-/CD56+）占比92.31%，说明RWD无柱式细胞分选富集的目的细胞表现高纯度。 03细胞分选后应用原代细胞培养实验使用RWD人NK细胞分选试剂盒-CF（科研级）从人PBMC中富集分选的NK细胞，能够快速贴壁并增殖生长，生长状态良好，说明RWD无柱式细胞分选富集的细胞可以用于下游细胞生物学实验。 订购信息

2018年8月16日-17日，wind forum2018全国风电设备状态监测及智能运维技术高峰论坛暨全国无人机风电巡检技术高峰论坛在江苏无锡举行。本届论坛汇集了来自国内外500余位从事风电场运维及设备状态监测等领域的专业人士，共同分享讨论了风电设备状态监测、智能运维的最新技术、产品及解决方案，积极助力风电行业相关理论、技术的展。奥林巴斯盛大出席全国风电设备状态监测及智能运维技术高峰论坛?奥林巴斯盛大出席全国风电设备状态监测及智能运维技术高峰论坛???奥林巴斯盛大出席全国风电设备状态监测及智能运维技术高峰论坛???? 作为国际领先的光学企业，奥林巴斯携全新一代工业内窥镜产品iplex g-lite和iplex nx盛大出席本次论坛，为与会专家展示了应用于风电领域的多种解决方案，以先进的光学科技不断解决风电运维行业痛点。匠心制造 解决风电运维行业痛点 随着近年来我国风电市场的高速发展，在风力发电机组大规模应用的背后，风电运维工作成为摆在国内外专家学者及设备生产企业面前的巨大挑战。据国家能源局统计，2017年新增并网风电装机1503万千瓦，累计并网装机容量达到1.64亿千瓦，到2020年约有11万台风机将出质保期。面对巨大的风电机组维护需求，奥林巴斯推出了全新一代iplex g-lite和iplex nx工业内窥镜产品，并根据风机维护的特点研发出多种解决方案，帮助用户应对风机维护难题。奥林巴斯iplex g-lite工业内窥镜? 在本届论坛中，奥林巴斯展示了iplex g-lite新型工业内窥镜产品，吸引了众多在场专业人士的关注。作为2018年度刚刚引入市场的最新机型，奥林巴斯iplex g-lite工业内窥镜针在便携性、防护性、操控性、图像质量以及功能性上都有了更大的突破，帮助专业人士轻松获得准确的结果。使用奥林巴斯工业内窥镜进行风电电机齿轮箱检查 并且，奥林巴斯iplex g-lite工业内窥镜采用了独有专利设计的防油光学适配器，能够有效减少因油液附着导致的工业内窥镜图像模糊、清洗困难等问题，大幅提高设备的检测效率。并且针对风电设备维护的特殊需求，奥林巴斯推出了iplex g-lite工业内窥镜风电kit方案，搭配最新型的防油镜头、清洁套装、携带套装、导管等设备，帮助用户完成风电齿轮箱等内部空间狭小的检测任务。从细微之处出发 保障生产安全 由于风电设备检测工作大部分会在黑暗空间极大的齿轮箱中进行，因此用户更加青睐能够提供明亮且清晰图像的工业内窥镜产品，从而更加准确地检测设备内部的细微缺陷。位于展区内部的奥林巴斯iplex nx系列工业内窥镜，向在场专家展示了高画质图像、扩展的测量能力以及优化的检查操作，帮助专业人士在检查过程中的每一步都可以取得最佳效果。奥林巴斯iplex nx工业内窥镜 奥林巴斯iplex nx系列工业内窥镜拥有超广角立体测量功能，能够帮助监测人员进行精确的3d测量。并且，针对不同的操作环境，奥林巴斯iplex nx工业内窥镜可以将触摸屏显示器搭配设置成不同的放置模式，为风电设备检测人员提供轻巧便携的操作控制。奥林巴斯工业内窥镜产品，改变了以往检测人员必须亲自靠近设备才能够进行检测操作的往日情景，从细微之处保障生产安全，守护美丽生命。于所未见之处 守卫安心生活 “于所未见之处，守卫人类的安心生活”，正是奥林巴斯守护美丽生命的责任和决心。从20世纪八十年代奥林巴斯工业内窥镜事业进入中国开始，奥林巴斯植根于中国市场，积极洞察不同行业的根本需求，通过优秀的技术服务、积极参与行业标准制定、重视人才培养，积极推动行业与社会的持续发展。 未来，奥林巴斯将会继续为中国风电运维行业推出更多专业、可靠的工业检测设备，用先进的光学技术守护人们的安心生活，践行“实现世界人民健康、安心和幸福生活”的企业使命。-END-

单细胞转录组以及蛋白质组分析为获得健康和疾病相关细胞图谱提供了技术支持，也彻底的改变了对多种生物现象的解释。单细胞技术能够在高精度和高分辨率的水平上分析细胞状态。但是当前技术还不能够在动态的场景中捕捉细胞状态的转变。每个细胞的行为改变是遗传和信号网络共同作用的结果，因组织和细胞类型而异。2022年1月5日，来自西班牙国家心血管研究中心的Andrés Hidalgo 团队在Nature上发表题为Behavioural immune landscapes of inflammation 的文章。作者利用成像技术结合机器学习开发出实时细胞行为分析体系。作者首先使用CD11c-YFP小鼠，过继回输CFP+中性粒细胞，并用流感病毒PR8感染小鼠，对气管进行成像。作者总共提取了118个参数进行分析，这118个参数描述了单细胞的运动和性状特征。过滤处理后，生成了一个可视化网络图。通过筛选最能代表细胞行为的参数，作者选定了31个参数，包括19个动力学参数和12个形态参数。作者用31个参数生成了t-SNE图，显示了基于细胞行为的两个主要细胞群。作者进一步在多维度分析基础上确定最能区分各细胞群的特定参数。如细胞运动变化的速度比绝对细胞大小的参数更能预测细胞身份，这也表明行为变化中包含生物信息。作者用每个参数的可预测性强度改进了细胞预测网络，来推断在病毒感染模型中气管中特定的生物学特征。如中性粒细胞在DC附近移动较慢，而DC则表现出较高的同质行为。作者又利用皮肤缺血再灌注和激光烧伤模型测试了这些基于行为的分析模式。在缺血再灌注损伤模型中，三个细胞簇可以匹配三种细胞类型：中性粒细胞、DC和巨噬细胞。进一步子聚类分析可以识别两种中性粒细胞、两种类型DC和三种巨噬细胞。而在激光损伤模型中，作者能够利用参数分析模式更加精准区分中性粒细胞和DC。作者还发现了中性粒细胞以不同的行为模式涌向损伤部位。作者利用每个细胞数据中包含的位置信息将细胞投影到实际位置，以此构建行为图，试图实现个体特征与复杂行为模式的关联。这样的分析能够实现不同细胞分布可视化，同时能够通过实时成像捕获细胞行为，可以在其原生环境中分析细胞特征。炎症与中性粒细胞等细胞亚群特别相关，其中蛋白质或转录组变化都会影响炎症的结果。而细胞状态是细胞动态变化的基础。所以作者接下来用lyzM-GFP小鼠构建TNF诱导的血管炎模型，以此模型分析中性粒细胞状态变化。为了提高形态测量、动力学特征以及与血管壁距离测定的准确性，作者开发了一个基于机器学习的定制分析工具，它可以产生73个参数，准确描述血管内粘附细胞状态。作者总共发现了血管内三种细胞簇。分析发现第一和第三代表一个连续体的两个极端，第二种细胞簇代表血管内中性粒细胞的过渡状态。接下来作者使用24种突变小鼠。并利用以上分析模式对细胞状态进行分析。结果发现其中五种品系小鼠会出现抗炎表型，血管中中性粒细胞行为状态转换会出现不同变化。这表明细胞的状态调控开关主要由特定的信号通路组成，提高了靶向治疗以保护机体免受血管损伤的可能性。作者最后利用肾小球肾炎模型重点分析了Fgr这一分子对中性粒状态的调控。结果发现Fgr可以介导血管中中性粒细胞向致病方向转变。本文利用机器学习结合成像生成的数百种参数分析细胞行为状态变化，可以实现实时捕捉在原生环境中的细胞行为变化，并利用这一体系分析发现靶向特定免疫行为特征，具有治疗价值。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04263-y

新元肇始，辞旧迎新，伴随着新年的钟声敲响，宁波力显智能科技有限公司于2022年1月8日成功举办光学显微镜在细胞分析中的应用——力显智能新品发布会，此次会议邀请复旦大学药学院青年研究员王璐老师、中国科学院上海光学精密机械研究所副研究员付国老师以及宁波力显智能科技有限公司张猛博士共同出席，发布会内容包括精彩报告、产品演示等，为各位听者带来了一场学术视听盛宴。在线听众积极互动SESSION1：活细胞生物成像荧光探针首先，王璐老师作了题为“活细胞生物成像荧光探针”的报告，王璐老师表示传统的显微镜很难能对细胞的精细结构进行分辨研究，通过使用荧光探针对想要标记的蛋白进行特异性的标记，即可实现多色、高信噪比、实时、动态的追踪研究。王璐老师根据多年活细胞蛋白免洗标记、超高时空分辨率荧光成像、疾病相关重要代谢分子实时检测等领域研究经验，为我们详细讲述了根据不同的生物分子活性及性质对不同探针的设计策略。SESSION2：PALM/STORM超分辨显微术及生物应用付国老师就“PALM/STORM超分辨显微术及生物应用”展开详细阐述，以PALM/STORM超分辨显微术生物应用为基础进行技术展望，宁波力显iSTORM 3CM已通过软件实现了实时重构，也可以实现纳米级矫正精度，未来智能化、自动化的超分辨成像采集及图像处理软件势必会受到广大科研专家的喜爱。SESSION3：超高分辨显微镜- iSTORM产品介绍张猛博士的精彩演讲，不仅向各位听众展示了宁波力显智能科技有限公司强大的研发实力，同时也介绍了超高分辨率显微成像产品INVIEW iSTORM，作为一款自主知识产权的超高分辨率显微系统，该产品基于2014年诺贝尔化学奖得奖技术，通过应用一系列物理原理、化学机制和算法“突破”了光学衍射极限，把光学显微镜的分辨率提高了十倍，使得人类能在200nm以下以前所未有的视角观察生物微观世界。技术先进，20nm超高分辨率，3D成像采用STORM随机光学重构技术，加入柱面镜设计，在XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm，具备3D成像功能。多通道同时成像光路设计，稳定性高采用专有的多通道同时成像的光路设计，提供稳定的光路。自主开发的成像分光光路，可保证通道间的光学路径相对独立，使得样品发出的荧光最大效率地被探测器接收，最大限度降低通道间的串扰。并配合以最佳染料方案和最佳成像缓冲液配方，以多通道同时成像的方式，在几分钟到十几分钟的时间范围内实现20nm的超高分辨率成像。物理样品锁定设计，锁定精度1nm采用纳米级实时动态锁定技术，以实时物理补偿方式纠正样品漂移，无需预热，即开即用，操作简便，免受如气流、温度变化、噪音、机械振动等的环境对样品位置的影响，在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像，因而具有高效、简便、对环境适应性好的特性，友好易用。“傻瓜式”操作，易学易用软件集成了多种成像算法，并在采集数据时实时呈现超高分辨图像重构结果和详细参数，“所见即所需”，操作流程化，简单易用。具有拍摄过程简单易用、参数优化实时透明、超分辨图像实时重构、自动化用户数据管理、图像数据后分析功能等五大特点。此外，经过优化的样本制备方案更易于实验人员的掌握和实际操作。即便是技术新手，经过简单的技术讲解，2个小时以内就可操控系统并获得理想的超分辨率成像结果。值得一提的是，INVIEW iSTORM产品还以优异的光路、较低强度的照明、多通道同时成像所支持的较短成像时间等的综合性能，结合合适的荧光探针及根据探针特性调整的探测器拍照频率等，实现活细胞的超高分辨率成像，使得它能够帮助到科学家进行衍射极限尺度以下的生物分子组织与相互作用等的尖端科学研究之外，还能更大程度上帮助到科学家在生物学基本问题与机制上的科学研究。SESSION4：miniview产品重磅发布SESSION5：培养箱中的智能监控助手—miniview产品介绍会议最后，张猛博士代表宁波力显智能科技有限公司，为我们带来了力显智能最新研发的产品——miniview“培养箱中的细胞智能监控助手”这一迷你型显微镜，miniview MN-100是一款用于实时监测细胞生长状态的迷你型科研仪器，可多个放置在培养箱中，以PC端直观、实时方式观测细胞生长状态，提供视频回溯、汇合度分析、生长曲线等分析功能，完美适用于大多数细胞生长研究，为细胞质量控制、监控提供一站式解决方案，无缝衔接后续实验流程。无间断监控，不错过细胞培养的每时每刻24/7无间断定量显示细胞培养状态，实时拟合细胞生长曲线，提供视频回溯功能，并有效避免传统法所造成的污染，降低实验失败风险。智能分析、触线提醒，实验进入“懒人”时代图像分析功能提供汇合度精确定量数据，为实验结果提供可靠支持，并可根据实验需求自定义细胞生长汇合度警戒线，触线邮件提醒功能让实验安排更准确。兼容性高、经济性好，无隐形耗材消费 采用随动定焦技术使得z轴可进行自由对焦，兼容市面上绝大多数常规培养器皿，无专用耗材需求。一机多能、多场景适用，实验“小”帮手支持包括肿瘤细胞功能学监测、细胞体外药物功能学筛查、药代动力学、靶向药物筛选等多实验场景的应用。随着人类对自然的认识向更加微观的时空尺度，传统的显微手段已经不能完全胜任，没有技术先进的仪器，要想做出重大原始创新科研成果困难重重。力显智能科技将乘科研仪器国产化政策的东风，立足具有国际领先性的超高分辨率技术，持续进行超高分辨率显微镜技术研究及相关产品开发，将不断推出新技术、新品，推动高端显微技术在生命科学、医学、药学等领域的产业化和应用，让人类有更全面、更精细的视角来理解生命的基本分子组织及其运行的基本机制，努力为我国的科学研究提供强大助力。

Hendriks L., Skjolding L. M., Robert T., 确定细胞中金属元素的生物利用率的传统方法一般需对细胞进行酸消解，然后利用溶液进样电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）进行后续分析。这种方法的缺点是需要大量的细胞，并且只能为给定的细胞群体提供平均值1。众所周知，千人千面，不同群体以及同群体细胞的特异性在文献中也多有报道2。基于这个大前提，使用特定的分析方法对不同群或同群细胞进行逐序单个分析，获取与单个细胞特异性有关的大数据就尤其重要（见图1）。本文中介绍的单细胞-电感耦合等离子体质谱法（sc-ICP-MS）与之前介绍过的单颗粒ICP-MS（sp-ICP-MS）基本类似（微信公共号：粒粒皆信息：什么是单颗粒物ICP-MS质谱分析法?）。事实上，上述两种技术都依赖于相同的基本原理和icpTOF瞬时事件全谱多元素测量能力，从而可以获得由单一个体产生的微秒时间区间内的瞬时信号，例如单个纳米颗粒（NPs）或单个细胞。（译者注：这等同在拍一段有很多快速武术对打的电影场景，需要使用高速摄像机来捕捉每一个武打动作细节和变化，同时也不漏过颜色，声音等关键信息，这样才能最终呈现出高清120Hz的作品。） 单颗粒ICP-MS方法的基础概念和硬件构架3源于2003年Degueldre等发表的第一篇论文。在过去的二十年间，通过进样系统，数据采集硬件和数据处理专用软件的进一步发展和商业化，不断增加的科研文献见证了该技术领域的迅速成熟。在单颗粒ICP-MS上投入的研究和应用开发同样的也使单细胞ICP-MS分析受益。 在单细胞ICP-MS中，细胞悬浮液经超声波雾化后形成的液滴被带入ICP-MS等离子体中。细胞在等离子体中依次被汽化、原子化和最终离子化。每个细胞产生一个含有多种元素的离子云，在仪器上被检测为高于背景的时长几百微秒的单个信号峰。与单颗粒ICP-MS类似，记录到的尖峰频率与细胞数量浓度成正比，这些尖峰的强度则与细胞中该元素质量有关。这种技术已经成功的应用在测定海藻中的镁元素含量4，并进一步用于纳米颗粒物毒理学研究中评估细胞对纳米颗粒物的摄取情况5，6，7。 虽然单细胞ICP-MS的测量方法看起来很简单，但要获得真实可靠的数据，实施起来需要注重的细节很多。除了需要额外注意来自培养基的可能高背景信号和细胞在样品导入系统中的潜在破损，在单细胞研究中反复报道的一个主要瓶颈是细胞进样装置的低运输效率，这是因为与纳米颗粒物相比，细胞的尺寸更大，在传输过程中也更容易损失。事实上，传统的系统通常包括一个旋风式雾化室，是专为引入较小的溶液液滴而设计的，导致细胞传输效率低于10％。而用于单细胞导入的定制系统，包括改进的雾化器或全消耗喷雾室8，9，以及其他创新设计10，11，经过多年反复测试，已被验证可以高效传输单细胞进入ICP-MS。 另一个瓶颈在于质谱仪器质量分析器的性能：传统的ICP-MS仪器具有单四极杆或扇形场质量分析器，在进行单细胞分析时最多只能同时检测一到两种元素信息（只能拍黑白影片）。而在常见的单颗粒分析场景中，比如在纳米毒理学研究中，在试图量化纳米颗粒物（特征金属元素）和细胞（蛋白固有元素）的关联时，需要同时获得单细胞事件内多种元素浓度信息。为了获得微秒级事件信息全貌，快速且广谱分析的质量分析器，如飞行时间质量分析器等高精尖‘摄影器材’是必不可少的（译者注：例如，等同于可提供高清彩色120Hz影片给观众更加真实的IMAX观影体验）。图1：a）在对细胞进行酸消解后，通过传统的雾化法将溶液样品引入ICP-MS，并记录仪器获得的稳态信号。这种整体分析法对初始样品中所包含的数千个细胞获得一个平均值。然而这种实验是基于细胞是均匀的假设，而忽略了细胞具有多样性的事实。因此，少数细胞群（用绿色和紫色表示），在元素组成上虽与主类细胞有差异，却没有被体现在结果中，这完美的诠释了辛普森悖论。b）在单细胞ICP-MS方法中，将细胞悬浮液稀释后，在单位时间内仅有一个细胞个体被引入ICP-MS等离子体。每个细胞产生一个独立的离子云，作为信号峰被ICP-MS仪器记录。这种方法允许检测每一个单独的细胞，从而保证了细胞特异性信息的无损获取和保存。简单来说，在单细胞ICP-MS中，细胞是以个为单位进行分析的，可以根据它们不同的分析物含量识别出不同的群体，而不是仅仅产生一个平均值。icpTOF飞行时间质谱法 在飞行时间质谱法（TOF-MS）中，其基本原理是根据离子到达检测器前通过固定长度的飞行管的飞行时间来精确分辨离子。离子束在脉冲加速电压后具有相同的动能，但轻的离子会比重的离子获得更高的速率，进而更早到达检测器。测量所有离子的陆续到达时间可以得到一个连续时间谱，经过简单的校准和换算后可以得到一张全质谱谱图（一般6-280 Th）。TOF质量分析仪的主要优点是：对分析的元素及同位素的数量没有限制，而且全谱数据采集速度快（通常几十微秒就可以获得一张全元素谱图）。这样的快速全谱数据采集能力在处理单一实体（如单细胞）检测时尤其重要，因为单细胞产生的瞬时事件长度很短，一般在200-500微秒区间。 飞行时间技术在单细胞分析领域并不是一个新概念，最初是由Bandura在2009年提出的，其原型机12用于单个细胞的时间分辨分析13，从而为众所周知的 "质谱流式 "领域打开了大门。这项应用使用稳定的稀土金属同位素来标记细胞，从而允许通过其金属标记物来检测相应细胞14。除了展现了生物研究和药物筛选应用中的巨大潜力，质谱流式也被用于检测细菌细胞中的银纳米颗粒15。然而，由于质量检测范围有限（80 Da）和涉及染色的样品制备程序，质谱流式细胞技术无法检测许多固有元素。 与质谱流式不同的，如图2a) 所示的ICP-TOF (TOFWERK AG, 瑞士) 可以测量从质荷比6到280的全谱图16，从而可以覆盖轻质元素，如Na, Mg, P, S, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn等。这些元素是活细胞的固有元素，它们的分布（也被称为细胞离子组17）可以作为细胞发育状态的指标18。例如，磷存在于核酸（DNA和RNA）中，也是ATP、CTP、GTP和UTP等能量化合物的重要成分。钠和钾在电信号的传输中起作用，而锌被不同的生物过程中的多种酶用作催化剂。由于ICP-TOF-MS的同时多元素检测能力，可以在多种元素的相关分析基础上进行指纹识别19。如图2b) 所示，镁、磷、锰、铁、铜和锌被鉴定为被分析藻类的本征指纹元素。不需要标记或染色，即可依据细胞的 "天然 "元素指纹来进行单细胞分析20,21。通过测量特定细胞类型的金属微量元素，则可以获得更细致的指纹信息。例如，海藻细胞富含镁等金属微量元素，镁是叶绿素的核心组成部分，对光合作用至关重要。因此，金属微量元素的组成可以作为一种独特的指纹来明确识别不同的细胞种类。通过测量单细胞的金属元素组分，可更好地了解由金属蛋白和金属酶调节的基本生物过程，从而解密细胞生命周期不同状态22。尽管细胞的生物化学并不完全反映在其离子组上，但通过监测其金属含量的变化，可以确定地获得对细胞状况和生物过程的更深入了解。 通过使用TOF质量分析仪作为检测器，可以动态系统地获得完整的质谱数据，从而可以对发现特定实体本身及其所处环境进行连续或高通量表征。因此在纳米毒理学背景下，人们可以很容易地确定纳米颗粒物是否与细胞相关联。图2：a) icpTOF仪器（TOFWERK AG, Thun, Switzerland）的示意图：在iCAP Q（Thermo Scientific, Bremen, Germany）的框架上搭配一套高分辨率飞行时间质量分析器。因此，ICP-TOF受益于与iCAP Q相同的ICP离子源、离子光学、碰撞/反应池技术和样品引入设备。b) 用48 µ s时间分辩率采集的淡水藻类细胞raphidocelis subcapitata的瞬时信号速率。c) 藻类细胞通常用于毒理学风险评估研究，这里在暴露于金纳米颗粒一段时间后进行分析，以调查其摄取情况。在ICP-TOF的全质量数范围内，可以根据检测细胞的本征元素指纹对细胞进行追踪，并能直接定量测量纳米颗粒物-细胞的关联。icpTOF单细胞分析应用实例 单一实体分析，与批量样品测量相比，能产生信号的质量相对有限，这对仪器灵敏度要求更高。下面的应用案例研究展示了icpTOF S2仪器（TOFWERK AG，瑞士）的性能指标：具有与单四极杆ICP-MS类似的高灵敏度，又可同时快速检测全谱信号，特别适合分析单一实体，如单细胞或纳米颗粒（NPs）等。随着工业和日常生活中纳米颗粒物的广泛使用，纳米安全和纳米毒理学在过去20年一直是深入研究的课题。纳米颗粒物的安全评估研究中的一个重要参数是其在细胞摄取的分析和量化。 透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）具有高空间分辨率，它们经常被用于细胞内纳米颗粒物的分析23,24。尽管有令人印象深刻的成像能力，基于电子显微镜方法的一个主要缺点是对样品制备的繁琐要求。此外，由于没有额外的元素定量或自动图像分析，获得的图像是定性的且结果较难被解读25,26。如前所述，单细胞ICP-MS也可用于量化细胞对纳米颗粒物的摄取，根据观察到的信号峰的强度大小，提供与细胞相‘关联’的纳米颗粒数量的信息5,6。这类实验通常有以下三个明显的观察结果： 只检测到纳米颗粒物中的特征元素，表明溶液中存在纳米颗粒物 只检测到细胞固有元素而没有任何纳米颗粒物中的元素，表明细胞并没有与纳米颗粒物相关联 同时检测到细胞固有元素和纳米颗粒物中的元素，意味着两者有关联 根据观察到的相关联的纳米颗粒/细胞峰的频率和幅度，可以确定摄取了纳米颗粒物的细胞的百分比以及与每个藻类细胞相关的纳米颗粒数量的估计值。在理想的情况下，可以根据浓度和暴露时间动态地对海藻细胞和纳米颗粒数量的相关性的进行评估。 在本案例研究中，将海藻细胞暴露在BaSO4（NM-220）溶液中72小时，接着按照Merrifield等人提出的程序进行清洗5，去除未与细胞结合的纳米颗粒。在暴露后并在ISO8692藻类培养基中进行冲洗后27，样品中预计只包含与藻类细胞相关联的纳米颗粒物。随后，样品被储存在15毫升的试剂管中，用锡纸包裹，等待分析。 在使用四极杆ICP-MS进行单细胞的初始研究中，我们发现清洗后的细胞悬浮液中仍存在BaSO4纳米颗粒，如图3a所示。有学者认为未关联的纳米颗粒已经去除，而这些检测到的纳米颗粒是与海藻细胞相关联的。然而由于只测量了一种元素138Ba，并不能完全证实这一猜想。 我们使用单细胞ICP-TOF-MS（见图2a）重复了一个类似的实验。从图2b中我们可以知道被分析的藻类细胞的本征元素指纹，即只有同时检测到Mg、P、Mn和Fe等元素时才被认为检测到了藻类细胞。令人惊讶的是，即使暴露72小时后，BaSO4 纳米颗粒与水藻细胞的指纹信号没有显著关联（图3b）。可以看到，Ba仅与Mg和Fe的信号同时被检测到，而没有水藻的其他指纹信号同时出现。虽然缺失的元素信号强度有可能是低于仪器检测极限，但至少这说明检测到的元素与藻类细胞的本征元素指纹不一致。然而在检测到藻类细胞的指纹信号中，没有观测到Ba元素信号。综上所述，如果没有icpTOF瞬时多元素检测能力，在清洗后细胞悬浮液中检测到的纳米颗粒的Ba信号很容易被误解为是与藻类细胞相关联的颗粒物。图3：a）实验流程图。在样品暴露于纳米颗粒物72小时后，细胞被清洗以去除上清液中游离态的纳米颗粒物。b) 通过使用飞行时间质谱仪重复单细胞测量，可以跟踪细胞的元素指纹，以验证纳米颗粒物信号和细胞信号的是否同时出现。结果显示虽然纳米颗粒物和细胞没有直接关联，但Ba信号与Mg和Fe信号是一起出现的。 这些结果导致了对可能引发该现象的机制的讨论。一个合理的解释是海藻细胞通过释放胞外聚合物物质（EPS）来清除粘附在细胞表面的纳米颗粒物。EPS被认为是影响藻类细胞对纳米颗粒的生物利用率的关键因素28,29。EPS产量的增加可使藻类细胞主动脱落纳米颗粒，从而减轻摄取或吸附到细胞外部，而纳米颗粒仍然以被包含在EPS中的形式存在于溶液中。虽然缺乏关于这种行为的定量数据，但足以解释BaSO4纳米颗粒信号与Mg和Fe信号的契合。当然Fe与Ba信号的同时出现还可以被解释为溶解的Ba与ISO 8692培养基中的EDTA络合在了一起，而EDTA被添加在溶液中以保持Fe的生物可利用率。要回答这个问题，我们使用TEM观察到EPS聚集体中包裹有纳米颗粒（图4）。由于TEM局限于定性分析，再加上EPS结构微妙，这种包裹的确切机制和发生频率很难被量化。然而单细胞ICP-TOF-MS则可以直接对这一现象进行定量分析，而不需要对样品进行复杂的制备，同时还可以在较短的时间内分析更多的藻类细胞及EPS聚集体，提供更可靠的统计数据。此外，单细胞ICP-TOF-MS可以动态地从藻类悬浮液中不间断取样，评估这种清除行为的发生频率与样品浓度和时间的关系，进一步了解藻类细胞和纳米颗粒之间的相互作用。这种利用ICP-TOF研究动态摄取和清除行为的研究思路不仅限于藻类细胞，还可以扩展到纳米医学或纳米生物技术的其他类型细胞，如哺乳动物细胞或细菌。图4：一个藻类细胞（Raphidocelis subcapitata）的透射电子显微镜图像，该细胞之前暴露在银纳米颗粒物中，脱落的细胞外聚合物物质（EPS）含有银纳米颗粒。(由Louise H. S. Jensen和Sara N. Sø rensen提供）。 正如本研究强调的那样，尽管传统的四极杆质谱（sc-ICP-Q-MS）可以测量单细胞，但它最多只能同时测量一种或两种元素或同位素，所以即使检测到纳米颗粒信号也不能100%确定其与细胞直接关联。另外还需要TEM来确定颗粒物是否被藻类吸收在内部或简单附着在细胞外部。然而使用ICP-TOF-MS可以将被暴露在纳米颗粒物中藻类的离子组与对照藻类的离子组进行比较，从而评估它们的状况。这些信息对于从机理上理解海藻细胞与纳米颗粒物的相互作用非常有价值，并可以进一步促进开发以生理学为基础的纳米颗粒物风险评估工具。icpTOF结论与展望 单细胞ICP-TOF-MS是一个新兴的、令人兴奋且快速发展的研究领域。虽然尚需数年时间才能达到质谱流式技术在单细胞多参数分析方面的水平，但ICP-TOF-MS得益于灵敏度的提高和同时全谱检测能力，能够基于元素指纹检测未被标记的细胞，从而为新的实验设计创意提供可能性。例如，除了测量纳米颗粒物和细胞的相关性外，ICP-TOF-MS记录的多元素数据可用于评估细胞在纳米颗粒介导毒性影响下的不同状态。 除了液体样品引入方法之外，也可以使用激光剥蚀(LA)-ICP-TOF-MS进行单细胞分析30,31。通过将制备有细胞的载玻片放在样品台上并使用激光扫描，可以产生单个完整细胞层面上的元素分布二维图像，其中每个像素包含一个完整的全元素谱图。LA-ICP-TOF-MS成像的高空间分辨率对纳米毒理学研究特别有意义，因为它可以观察和定位纳米颗粒物在亚细胞结构中的聚集，以进一步了解和解释各种现象（如摄取、积累和释放纳米颗粒）。 此外，所生成的大量数据可以通过降维技术进行处理，如主成分分析（PCA）或机器学习工具，并提取与细胞状态和类型有关的信息，从而使细胞的分类变得更容易。这在质谱流式工作流程中是常见的处理方法。这项技术不仅限于纳米毒理学研究，还可以扩展到金属组学和细胞生物学中。无论如何，我们将继续努力改进飞行时间质谱ICP-TOF-MS技术，使其在更广阔的应用领域发挥作用。icpTOF致谢作者感谢Olga Meili和Aiga Mackevica校对本文并提供反馈。Lars M. Skjolding得到了PATROLS – Advanced Tools for NanoSafety Testing项目资助（760813）。感谢Louise Helene Sø gaard Jensen和Sara Nø rgaard Sø rensen允许使用图4中的TEM图像。最后特别感谢Robert Thomas邀请在Spectroscopy杂志中的 "原子视角专栏 "刊登此文。原文链接：Hendriks L., Skjolding L. M., Robert T., Single-Cell Analysis by Inductively Coupled Plasma–Time-of-Flight Mass Spectrometry to Quantify Algal Cell Interaction with Nanoparticles by Their Elemental Fingerprint, Spectroscopy, 2020, Volume 35, Issue 10, Pages 9–16https://www.spectroscopyonline.com/view/single-cell-analysis-by-inductively-coupled-plasma-time-of-flight-mass-spectrometry-to-quantify-algal-cell-interaction-with-nanoparticles-by-their-elemental-fingerprint （请点击左下角“阅读原文”跳转）本文由TOFWERK中国-南京拓服工坊科技编译，结论以英文原文为准。参考文献1 S. J. Altschuler and L. F. Wu, Cell, 2010, 141, 559–563.2 W. M. Elsasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1984, 81, 5126–5129.3 C. Degueldre and P. Y. Favarger, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., 2003, 217, 137–142.4 K. S. Ho and W. T. Chan, J. Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 1114–1122.5 R. C. Merrifield, C. Stephan and J. R. Lead, Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 2271–2277.6 F. Abdolahpur Monikh, B. Fryer, D. Arenas-Lago, M. G. Vijver, G. Krishna Darbha, E. Valsami-Jones and W. J. G. M. Peijnenburg, Environ. Sci. Technol. Lett., 2019, 6, 732–738.7 I. L. Hsiao, F. S. Bierkandt, P. Reichardt, A. Luch, Y. J. Huang, N. Jakubowski, J. Tentschert and A. Haase, J. Nanobiotechnology, 2016, 14, 1–13.8 A. S. Groombridge, S. I. Miyashita, S. I. Fujii, K. Nagasawa, T. Okahashi, M. Ohata, T. Umemura, A. Takatsu, K. Inagaki and K. Chiba, Anal. Sci., 2013, 29, 597–603.9 M. Corte-Rodríguez, R. Á lvarez-Fernández García, P. García-Cancela, M. Montes-Bayón, J. Bettmer and D. . Kutscher, Curr. Trends Mass Spectrom., 2020, 18, 6–10.10 K. Shigeta, H. Traub, U. Panne, A. Okino, L. Rottmann and N. Jakubowski, J. Anal. At. Spectrom., 2013, 28, 646–656.11 P. E. Verboket, O. Borovinskaya, N. Meyer, D. Günther and P. S. Dittrich, Anal. Chem., 2014, 86, 6012–6018.12 D. R. Bandura, V. I. Baranov, O. I. Ornatsky, A. Antonov, R. Kinach, X. Lou, S. Pavlov, S. Vorobiev, J. E. Dick and S. D. Tanner, Anal. Chem., 2009, 81, 6813–6822.13 K. R. Atkuri, J. C. Stevens and H. Neubert, Drug Metab. Dispos., 2015, 43, 227–233.14 S. D. Tanner, V. I. Baranov, O. I. Ornatsky, D. R. Bandura and T. C. George, Cancer Immunol. Immunother., 2013.15 Y. Guo, S. Baumgart, H. J. Stä rk, H. Harms and S. Müller, Front. Microbiol., 2017, 8, 1–9.16 L. Hendriks, A. Gundlach-Graham, B. Hattendorf and D. Günther, J. Anal. At. Spectrom., , DOI:10.1039/c6ja00400h.17 M. Malinouski, N. M. Hasan, Y. Zhang, J. Seravalli, J. Lin, A. Avanesov, S. Lutsenko and V. N. Gladyshev, Nat. Commun., , DOI:10.1038/ncomms4301.18 D. E. Salt, I. Baxter and B. Lahner, Annu. Rev. Plant Biol., 2008, 59, 709–733.19 A. Praetorius, A. Gundlach-Graham, E. Goldberg, W. Fabienke, J. Navratilova, A. Gondikas, R. Kaegi, D. Günther, T. Hofmann and F. Von Der Kammer, Environ. Sci. Nano, 2017, 4, 307–314.20 O. Borovinskaya, S. Aulakh and R. Markus, Tofw. appilcation note, 2019, 1–3.21 M. von der Au, O. Borovinskaya, L. Flamigni, K. Kuhlmeier, C. Büchel and B. Meermann, Algal Res., 2020, 49, 101964.22 L. Mueller, H. Traub, N. Jakubowski, D. Drescher, V. I. Baranov and J. Kneipp, Anal. Bioanal. Chem., 2014, 406, 6963–6977.23 F. Piccapietra, C. G. Allue, L. Sigg and R. Behra, Environ. Sci. Technol., 2012, 46, 7390–7397.24 F. Perreault, A. Oukarroum, S. P. Melegari, W. G. Matias and R. Popovic, Chemosphere, 2012, 87, 1388–1394.25 L. H. S. Jensen, L. M. Skjolding, A. Thit, S. N. Sø rensen, C. Kø bler, K. Mø lhave and A. Baun, Environ. Toxicol. Chem., , DOI:10.1002/etc.3697.26 C. Brandenberger, M. J. D. Clift, D. Vanhecke, C. Mühlfeld, V. Stone, P. Gehr and B. Rothen-Rutishauser, Part. Fibre Toxicol., , DOI:10.1186/1743-8977-7-15.27 ISO, International Organization for Standarization. ISO 8692. Water quality - Fresh water algal growth inhibition test with unicellular green algae., 2012.28 J. Zhao, X. Cao, X. Liu, Z. Wang, C. Zhang, J. C. White and B. Xing, Nanotoxicology, , DOI:10.1080/17435390.2016.1206149.29 F. Chen, Z. Xiao, L. Yue, J. Wang, Y. Feng, X. Zhu, Z. Wang and B. Xing, Environ. Sci. Nano, 2019, 6, 1026–1042.30 S. Theiner, A. Schoeberl, S. Neumayer and G. Koellensperger, J. Anal. At. Spectrom., 2019, 34, 1272–1278.31 S. Theiner, A. Schweikert, C. Haberler, A. Peyrl and G. Koellensperger, Metallomics, , DOI:10.1039/d0mt00080a.

细胞异质性作为细胞系统中一种普遍存在的现象，受到生物研究领域的日益关注。在传统的群体分析中，单个细胞的独特差异往往被整体的平均值所掩盖，而这些被忽略的细节恰恰构成了细胞分化过程中的关键线索。随着微阵列芯片、核酸测序、质谱等技术的进步，对单一细胞进行基因组、转录组、代谢组和蛋白组分析已不再遥不可及。特别是核酸扩增技术的进步极大地推动了基因组、转录组在单细胞层面的测序技术的应用。尽管取得了这些进步，但在单细胞层面对蛋白质和代谢物的分析仍然面临重大挑战，这主要是由于它们的量有限且缺少有效的扩增手段。本文提出了一种新的策略，通过一次性单细胞蛋白质组和代谢组分析（scPMA），可以在单次LC-MS/MS分析中同时获取单个细胞的蛋白质和代谢物信息。通过这种策略，研究人员能够整合单个细胞的多组学数据，以深入理解细胞内部相互作用的网络和调控细胞状态的复杂机制。scPMA策略共包括以下三个部分（图1）：单细胞捕获及分离、纳升级样品预处理、一次性LC注入和质谱检测。前两个环节都是基于课题组前期自制的机械装置操作完成的，最后一部分才是scPMA策略的亮点。在常规分析流程中，由于蛋白质组和代谢组在物理化学特性上的根本差异，它们通常需要匹配不同的质谱检测技术。因此，在传统的样本预处理阶段，蛋白质和代谢物会被分离，随后各自经历特定的处理流程，并最终分别进行LC-MS/MS检测。然而，这些额外的分离和处理步骤不仅增加了分析的复杂性，而且往往不可避免地会导致样本的损失，特别是在处理单细胞水平的微量样本时，这种损失尤为显著，可能对研究结果的准确性和可靠性造成影响。基于此，作者希望能够开发一种易于使用的方法来实现同一单细胞个体的蛋白质组和代谢组同步分析。图1 一次性单细胞蛋白质组和代谢组同步分析示意图实际上，代谢物和蛋白酶切后的肽段在C18反相色谱柱上的保留时间是存在差异的。如图2所示，在作者设置的45 min梯度下，大部分A549细胞酶切的肽段在9至17 min的范围内就已流出（图2a），而此时流动相中乙腈的最高含量仅为40%。而A549细胞产生的代谢物则主要分布在17 min之后，只有极少部分是在17 min以前流出（＜10）（图2b）。导致这些现象的根本原因是肽段与代谢物之间疏水性的差异，因此，该策略更适合蛋白组与有一定疏水性的代谢物分析。得益于C18的有效分离，可以在色谱梯度的不同时间段针对不同的样本成分（肽段/代谢物）设置不同的质谱检测参数（图2c）。有效的色谱分离加与之匹配的双区域质谱检测便可实现一次性单细胞蛋白质组和代谢组双重分析。与之前的单组学的结果相比，scPMA策略在定量深度上并无明显差异（图2d-f）。图2 单蛋白质组和代谢组分析与scPMA的性能比较 通过scPMA策略，研究者们能够对单个肿瘤细胞（包括A549、HeLa和HepG2细胞）进行双重组学分析，平均定量了816、578和293个蛋白质以及72、91和148个代谢物。并利用UMAP聚类和随机森林机器学习模型，基于单细胞的蛋白质组、代谢组和双重组学信息，实现了对细胞类型的初步分类（图3、4）。根据结果可得知，细胞在代谢组中的异质性要大于蛋白组。图3 scPMA策略分析单个肿瘤细胞（包括A549、HeLa和HepG2细胞）图4 基于单细胞的蛋白质组、代谢组和双重组学信息对细胞进行分类随后，作者还利用scPMA方法在单细胞水平上研究了多柔比星对肿瘤细胞的诱导作用（图5）。对比药物处理组的各个单细胞样本发现给药后不同的单细胞在蛋白质表达上存在着异质性，这也是在群体分析中无法观察到的现象。与未给药的细胞相比，给药组共鉴定出255个差异蛋白(图5b、c)，一些肺癌细胞中过表达的蛋白显著降低。大部分的差异蛋白涉及的通路与DNA、染色质、核小体的合成有关（图5g）。同样，给药组和未给药组中鉴定出的代谢物也被用于UMAP聚类(图5d)和差异分析。差异分析结果(图5e、f)显示，93种代谢物有差异表达。其中，多柔比星仅在给药组检测到。值得注意的是，在给药组的各个细胞中，多柔比星丰度有明显的离散分布，甚至有10倍的丰度差异。这一结果表明不同的细胞个体具有不同的药物吸收水平，从而表现出明显的细胞异质性，这可能为进一步深入探索提供启发。基于差异蛋白质组和代谢组信息，利用MetaboAnalyst 5.0进行联合通路分析，分别富集出62条和234条相关通路。其中有37条显著相关的通路涉及的差异蛋白和代谢物与核糖体、DNA复制等药物作用机制有关（图5i）。图7.氘代差异分析流程示意图这些结果展示了scPMA策略在单细胞分析中的潜力，尤其是在药物干预研究中的应用前景。同时，这项工作也证明了一次性获取单细胞蛋白质组和代谢组信息的可行性，为未来在细胞分化、衰老和肿瘤免疫等领域的研究提供了新的工具。本文2024年发表在Analytical Chemistry上，One-Shot Single-Cell Proteome and Metabolome Analysis Strategy for the Same Single Cell。该文章的通讯作者是来自浙江大学化学系微分析系统研究所的方群教授。

一个受精卵发育为一个复杂个体，正常体细胞变成肿瘤细胞，细胞作为生命的基本单位，其状态的动态变化既是健康发育的基础也是疾病产生的原因。从光学显微镜对细胞形态变化的观察，到绿色荧光蛋白对细胞基因、表达定位等变化的追踪，再到分子记录器在基因组中稳定写入曾经发生的分子事件，以及单细胞转录组测序的发展，允许细胞全转录组的变化拟时序推测，每一次细胞动态变化记录的技术变革均推动了细胞生物学的发展。既有方法或受限于对细胞形态或少数基因的动态表征，或依赖于拟时序分析中多种在实际细胞体系中可能无法满足的假设，目前尚不能直接测量细胞全转录组状态变化。 8月17日，中国科学院深圳先进技术研究院、瑞士洛桑联邦理工学院Bart Deplancke课题组、苏黎世联邦理工学院Julia Vorholt课题组合作，在《自然》（Nature）上以article长文形式，发表了题为Live-seq enables temporal transcriptomic recording of single cells的研究论文。 该研究开发了活细胞转录组测序技术（Live-seq），首次实现了单细胞进行转录组测序后依然能够保持细胞存活。该技术兼具全基因表达分辨率和动态解析能力，是当前对单细胞转录组直接动态测量、偶联细胞现有状态及其后续表型的唯一解决方案。 基因表达程序的变化是细胞对外源和内源刺激反应的重要表现。对单个细胞的连续观测是细胞对刺激反应、变化的重要研究手段，活细胞成像是最早的方法之一。随着显微成像技术和荧光标记手段的发展，显微成像可实现从体外细胞培养到体内环境下对基因表达的动态观测。基因编辑技术的发展促进分子记录器的出现。该技术通过细胞原生的或人工合成的基因线路，对刺激的感应并将信息写入基因组，记录历史分子事件。技术的发展和应用促进细胞生物学的发展，例如活细胞成像已成为现代细胞生物学实验室的常用手段；分子记录器虽出现不久，但在体内多场景的适用性和稳定性上颇具潜力。而它们在记录基因表达上存在共同的限制——在一个细胞中只能同时记录一个或几个基因的表达。 2009年汤富酬首创单细胞mRNA测序以来，不再只依靠少数几个基因的表达来分析细胞类型，而可用整个转录组的状态来更系统全面的定义细胞类型和状态。单细胞转录组变革了对细胞状态异质性的解析能力，推动了发育生物学、肿瘤细胞学、免疫学和干细胞生物学等的发展。然而，研究只可测量细胞的静态状态，无法像前述的活细胞成像那样连续观测细胞的动态或检查细胞后续的表型。为了克服这一限制，多种基于计算或标记的方法被开发出来。这些方法基于共同的假设，即群体的静态分布可以模拟个体的动态运动。运用不同的数学模型和/或新旧RNA的标记等手段，研究将转录组相似的细胞连接，产生一条轨迹来代表一个细胞的变化路径。这些方法提供了有意义的生物学认知，但由于这些前提假设在复杂细胞系统不一定能被满足，其提供的变化路径应被解读为一种统计学上的预期，而非细胞真正变化的轨迹。而这些限制的根本原因在于单细胞测序时裂解杀死了细胞，因而无法连续测量。 本研究中，科研人员开发出活细胞转录组测序技术（Live-seq），在进行单细胞转录组测序后，依旧保持细胞的存活和功能。该技术的核心是对部分细胞质进行微创地提取，并对微量的细胞质RNA进行扩增。具体地，该技术整合改造了多种跨学科技术（图1）：具备纳米级移动分辨率和皮牛顿力学灵敏度的原子力显微镜，实现超精密显微操作；亚皮升级别的微/纳流控通道和液压调节系统，实现微量（约1皮升）样品提取和转移；纳米级的、中空可定量的、可和细胞膜无缝密封的特殊探针，可实现微创的细胞质提取；相偶联的实时跟踪成像和细胞培养系统，可以长时间锁定同一个细胞；高灵敏度的RNA扩增测序；对前述步骤的无缝整合。 Live-seq只对少量的细胞质进行测序，其结果能否代表细胞的状态？研究对多种类型和状态的细胞进行活细胞测序，并平行地和单细胞测序结果进行比较。结果显示活细胞测序结果和单细胞测序结果高度吻合，证明了Live-seq能够较好的体现细胞的全转录组状态。这一过程是否改变细胞状态甚至杀死细胞？研究对包括干细胞在内的多种细胞类型进行评估，发现大部分细胞在Live-seq后仍然存活。同时，细胞分裂依然能够正常进行（图2）。研究通过对巨噬细胞对细菌脂多糖LPS刺激的反应和脂肪干细胞分化过程的观测发现，细胞的反应未因Live-seq而有明显变化。研究对接受和未接受细胞质提取的细胞全转录组进行比较，也未发现大量的基因表达变化。结果显示，Live-seq未对细胞的活性和功能产生较大影响。 由于细胞测试后仍旧存活，Live-seq首次实现对同一个细胞全基因表达的连续测量。作为概念验证，Live-seq直接测定了同一个巨噬细胞和脂肪干细胞在刺激前后的变化路径（图3）。Live-seq可以回答细胞怎样的过去决定它的现在。即使是单克隆来源的巨噬细胞对细菌脂多糖的反应依旧有很大的异质性。利用这一模型，研究表明起始状态的少数基因的表达差异和噪音（如Nfkbia、Gsn等）是决定细胞后续反应差异的重要原因，处于细S期的细胞对刺激反应也更弱。对应地，普通的单细胞转录组无法找到这些规律。 Live-seq仍有不足：与高通量的单细胞转录组相比，Live-seq是低通量的手段；Live-seq尚不能在体内应用；在高度极化而mRNA分布不均的细胞（如神经细胞）中，Live-seq或无法体现全细胞转录组；多次采样对细胞的干扰需要更多研究。未来持续的发展如自动化提高通量、通过和双光子显微镜联用运用于体内样品等，有望使上述不足得到改善。Live-seq第一次使得对活细胞的连续观测成为可能，希望可以催生更多新可能。 研究工作得到国家重点研发计划、深圳合成生物创新研究院的支持。 　　论文链接 图1.Live-seq基本原理 图2.Live-seq对细胞的影响，黄色的细胞被提取出细胞质，蓝色和紫色的细胞未被处理 图3.活细胞测序新可能：（左图）对同一个细胞转录组的连续分析；（右图）偶联细胞起始的转录组状态（因）和后续细胞对刺激的反应（果）