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細(xì)胞追蹤升級(jí),為每一個(gè)細(xì)胞都裝上“GPS”

閱讀:246        發(fā)布時(shí)間:2024-4-16

探索細(xì)胞的秘密舞步,是解鎖生命之謎的關(guān)鍵。傳統(tǒng)追蹤技術(shù),如同笨重的舞鞋,可能會(huì)擾亂細(xì)胞的自然節(jié)奏,更別提那些耗時(shí)的標(biāo)記方法和手動(dòng)分析的繁瑣。想象一下,如果有一種“魔法”,能夠無(wú)打擾地記錄下每個(gè)細(xì)胞的每一個(gè)瞬間,那將會(huì)是怎樣的體驗(yàn)?


只需一臺(tái)Incucyte®實(shí)時(shí)活細(xì)胞分析系統(tǒng),結(jié)合CellTraxx 軟件便可自動(dòng)對(duì)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和形態(tài)進(jìn)行高通量、實(shí)時(shí)的無(wú)標(biāo)記追蹤,輕松為每一個(gè)細(xì)胞都裝上“GPS”,讓您的研究跳脫傳統(tǒng)束縛,邁入高效率的新時(shí)代。

 

Incucyte®在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)實(shí)時(shí)采集細(xì)胞影像,長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)細(xì)胞遷移,解析海量數(shù)據(jù),獲得高質(zhì)量的細(xì)胞遷移影像。

CellTraxx 是基于Incucyte®開(kāi)發(fā)的一款細(xì)胞軌跡分析軟件。挪威奧斯陸大學(xué)Børge Holme利用Incucyte® 10倍物鏡采集的相差通道圖片,開(kāi)發(fā)出了這款簡(jiǎn)單易用且支持批量細(xì)胞軌跡分析的軟件[1][2]。用戶(hù)僅需將Incucyte®導(dǎo)出的實(shí)時(shí)AVI視頻導(dǎo)入CellTraxx(圖1),軟件便會(huì)自動(dòng)進(jìn)行“視野抖動(dòng)”校正、特異性分割細(xì)胞核輪廓,并對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)批量的細(xì)胞進(jìn)行軌跡追蹤定量。相比明場(chǎng)成像,Incucyte®相差通道采集的圖片可以凸顯細(xì)胞核的對(duì)比度,分割準(zhǔn)確度更高。

 

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圖1. CellTraxx分析流程(a)及與軌跡追蹤需要優(yōu)化的定量參數(shù)(b)

 

目前軟件單次分析可以實(shí)現(xiàn)對(duì)2,000個(gè)視頻共約500,000個(gè)細(xì)胞的軌跡追蹤,圖2展示了CellTraxx導(dǎo)出的代表性結(jié)果。

 

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圖2. CellTraxx分析導(dǎo)出的結(jié)果:a)視野抖動(dòng)校正后不同時(shí)間點(diǎn)采集的圖片及細(xì)胞核信號(hào)的分割;b)圖片中每個(gè)細(xì)胞在采集的時(shí)間段對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)的軌跡圖;c)進(jìn)行軌跡分析的細(xì)胞比例及其細(xì)胞核直徑的統(tǒng)計(jì)圖;d)圖片里不同細(xì)胞運(yùn)動(dòng)速度的直方圖;e)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)速度隨檢測(cè)時(shí)間的變化;f&g)在檢測(cè)時(shí)間段所有細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的軌跡圖和圖片中每個(gè)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的軌跡圖

圖3展示了形態(tài)和大小不同的5種細(xì)胞(RPE1、MDA-MB-231、HT1080、U2OS和PC-3)軌跡追蹤結(jié)果,CellTraxx的結(jié)果與人為參與的軌跡追蹤結(jié)果基本一致,說(shuō)明CellTraxx對(duì)分析的細(xì)胞具有廣泛的適用性。

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圖3. 5種不同形態(tài)的細(xì)胞CellTraxx自動(dòng)和人為參與的細(xì)胞軌跡追蹤結(jié)果

細(xì)胞在基質(zhì)(如膠原蛋白、纖連蛋白或基質(zhì)膠)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可以更好地在體外模擬機(jī)體內(nèi)細(xì)胞在微環(huán)境中的運(yùn)動(dòng),但是基質(zhì)會(huì)增加背景信號(hào),降低對(duì)細(xì)胞的準(zhǔn)確分割。作者檢測(cè)了MDA-MB-231細(xì)胞在鼠尾膠原蛋白I內(nèi)的侵襲(圖4和視頻1),利用Incucyte®間隔10min連續(xù)成像18h,雖然在圖片里可以看到明顯的基質(zhì)背景信號(hào),但CellTraxx仍可以準(zhǔn)確地對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞進(jìn)行軌跡分析。精確定量的前提是Incucyte®在檢測(cè)的108個(gè)時(shí)間點(diǎn)快速采集圖片,聚焦都很清晰、穩(wěn)定。

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圖4. 鼠尾膠原蛋白I內(nèi)MDA-MB-231細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤

CellTraxx軟件不僅能夠追蹤和分析生長(zhǎng)平面上單個(gè)細(xì)胞的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡,還能夠應(yīng)用于細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)(視頻2)。對(duì)于細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn),Incucyte®提供image lock板+劃痕器+分析軟件的綜合解決方案,可以幫助用戶(hù)快速獲得均一的創(chuàng)口和高重復(fù)性的結(jié)果。下圖展示了平面培養(yǎng)(圖5a和5b)和創(chuàng)口邊緣的人前列腺癌細(xì)胞PC3(圖5c和5d)在HGF(肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子)作用下運(yùn)動(dòng)軌跡的改變。兩種檢測(cè)模型下HGF均顯著增加細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)速度,但對(duì)PC3細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的方向性(Directness)和前向運(yùn)動(dòng)指數(shù)(FMI)無(wú)影響(圖5e和5f,細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)里細(xì)胞均向創(chuàng)口區(qū)運(yùn)動(dòng),故方向性和FMI更高)。

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圖5. PC3細(xì)胞平面培養(yǎng)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞劃痕模型里定向運(yùn)動(dòng)結(jié)果

 

 

對(duì)于細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn),Incucyte®僅需一份樣本即可從創(chuàng)口匯合度和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)速度兩個(gè)角度評(píng)估細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力的改變,實(shí)現(xiàn)了1到2的結(jié)果輸出,還可以進(jìn)行細(xì)胞趨化和腫瘤球侵襲檢測(cè),是典型的一機(jī)多能。

 

總而言之,CellTraxx軟件體現(xiàn)了Incucyte®實(shí)時(shí)活細(xì)胞分析系統(tǒng)優(yōu)勢(shì):

 


  • 自動(dòng)檢測(cè),提升實(shí)驗(yàn)效率:滿足密集時(shí)間點(diǎn)以及長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)的需求,一次實(shí)驗(yàn)得到大量數(shù)據(jù),解放人力,是從事細(xì)胞研究的工具

  • 分析簡(jiǎn)便,提升數(shù)據(jù)質(zhì)量:經(jīng)過(guò)優(yōu)化的、向?qū)讲杉胺治鲕浖浜蠠晒馔ǖ?,獲取多重、可靠的結(jié)果

  • 6板位設(shè)計(jì),多實(shí)驗(yàn)同步開(kāi)展:內(nèi)設(shè)6個(gè)板位,可以分別獨(dú)立設(shè)置檢測(cè)程序,滿足6組不同實(shí)驗(yàn)或多人實(shí)驗(yàn)同時(shí)檢測(cè)的需求

  • 配套完整的試劑和工具,可以實(shí)現(xiàn)各種活細(xì)胞以及腫瘤球、類(lèi)器官的長(zhǎng)時(shí)間觀察,以及趨化劃痕遷移實(shí)驗(yàn)等

 

還是那句話,只要放好您的細(xì)胞,其他的交給Incucyte®吧!


 

-參考文獻(xiàn)(點(diǎn)擊下方文獻(xiàn)閱讀原文)-

 

[1] Holme, B., Bjørnerud, B., Pedersen, N.M. et al. Automated tracking of cell migration in phase contrast images with CellTraxx. Sci Rep 13, 22982 (2023)

[2] 軟件地址:https://github.com/borge-holme/celltraxx_download

 


 

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