無標記活細胞成像分析系統(tǒng)-Q-Phase

—— 項真正的無標記細胞成像技術

無標記活細胞成像分析系統(tǒng)Q-Phase是Telight公司推出的款多模態(tài)全息顯微鏡，具備細胞的定量相位成像（QPI）功能，提供種全新的高清晰、高對比、低光毒性的成像模式。QPI技術能夠通過測量細胞邊界和質量來直接檢測細胞內部細微變化，能夠在真正的無標記情況下對細胞進行有效識別和區(qū)分。配合熒光、DIC、明場等多種工作模式，為您帶來佳的活細胞觀測體驗。

☆  真正的無標記成像細胞術

☆  高采集速度，低光毒性

☆  亞細胞器結構高對比成像及追蹤并且無需標記

☆  直接探測細胞質量分布變化

☆  多種成像模式：熒光、寬場、DIC、QPI等

☆  全自動數(shù)據分析

設備點

QPI 技術

Q-Phase采用了全息相干光顯微鏡（QPI）技術，能夠提供超高的細胞成像質量，獲取的圖像能夠直接用于測量細胞質量，并提供高對比度的高清晰圖像。

高對比圖像：OPI成像亮度正比于細胞的折射率和厚度，從而提供了無·與倫比的圖像，無需任何標記即可實現(xiàn)活細胞成像。

透明化物質可見：OPI甚至能觀測到細微細胞器的質量變化，即使透明的細胞也沒有任何問題！

高清晰質量分布圖：OPI能夠探測細胞內的各種細胞器，如細胞核、液泡等，并且無需標記。

全自動數(shù)據分析

Q-Phase具備全自動成像、識別、數(shù)據分析的功能，對于細胞樣本實現(xiàn)體化的檢測，直接呈現(xiàn)檢測結果。

多種成像模式

Q-Phase也具備其它成像模式，例如寬場熒光、DIC、明場或高通濾波相位，能夠在多個維度研究細胞形態(tài)，并可將這些圖像自由組合。Q-Phase系統(tǒng)具備高自動化的圖像拍攝、處理功能(延時、多位置、多通道、Z堆棧)，并且為長時間活細胞拍照進行過化。

測試數(shù)據

高清晰度QPI圖像允許系統(tǒng)自動基于細胞邊界自動識別細胞，并且能夠定量所識別細胞的質量分布。尤其適合大量細胞同時監(jiān)測。由于基于QPI的分割非?？?，這使得整個系統(tǒng)能夠同時追蹤數(shù)千個細胞的變化。此外配合熒光數(shù)據能夠更為高效的探究細胞的行為學變化。

PC-3 cells.(Segmentation of QPI data, 10x obj.)

Fucci-expressing NMuMG cells. A. Segmentation of QPI data. B. Segmentation of QPI data corrected by nuclear fluorescence.

應用案例

■  細胞重量變化研究

QPI技術能夠對細胞微小的質量變化進行監(jiān)控，具備*的靈敏度。并且能夠同時分析細胞的各種形態(tài)變化，諸如質量變化、面積、方向性等。這種對于大批量細胞的精確分析能力能夠為腫瘤的起源和腫瘤耐藥性的研究提供諸多幫助。

Role of entosis in oxidative stress resistance of PC-3 prostate cancer cells.

參考文獻：Balvan J, Gumulec J, Raudenska M, Krizova A, Stepka P, Babula P, et al. (2015) Oxidative Stress Resistance in Metastatic Prostate Cancer: Renewal by Self-Eating. PLoS ONE 10(12): e0145016. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0145016

■  干細胞長時間無標記成像及細胞周期研究

干細胞分化對于組織再生修復具有重要意義。為醫(yī)學、干細胞治療和發(fā)育生物學提供了許多新的研究方向。然而，傳統(tǒng)的標記方案對于干細胞研究難免會對珍貴的干細胞造成不同程度的損傷。Q-Phase研究細胞時采用非入侵無標記的方式進行了采集，能夠提供高速，高通量的細胞表征和分析。

Time-lapse differentiation of human embryonic stem cells. Samples provided by Dr. Jaro?, Faculty of Medicine, Masaryk University, Brno

細胞周期的變化是細胞的基本征。細胞周期的研究在傳統(tǒng)上依靠對定的標記或使用轉基因系統(tǒng)，使得很難在不干擾細胞的情況下確定細胞周期階段。Q-Phase·有的QPI模式能夠在無標記的情況下監(jiān)控細胞生長以及形態(tài)學和單細胞水平的表型變化。

QPI images illustrating cell   morphology at marked out points in the life cycle of LW13K2 cell

Changes in cellular mass and area during the cell cycle of LW13K2 cell. The value of mass has deen doubled between two mitosis.

■  精·子的運動分析研究

精·子計數(shù)測試能夠分析人類精·子的健康和活力。精·子分析方法需要測量影響精·子健康的三大因素：精·子數(shù)量，精·子的形狀和運動。然而，精·子細胞通常很獲得標準顯微圖像。Q-Phase提供了個快速可靠的精·子細胞識別方法，從而便于快速評估精·液中精·子的數(shù)量和質量。

Semen analysis by Q-Phase system

■  在三維基質和不透明環(huán)境中成像：膠原基質中的細胞成像研究

三維環(huán)境中腫瘤細胞行為的觀察與分析對于充分理解腫瘤侵襲性和轉移形成具有十分重要的意義。然而，這樣的實驗在不使用殊標記的情況下是很難的檢測到的。通過Q-Phase所·有的QPI技術就能夠使這觀察成為可能。癌細胞即使在分散的環(huán)境中，如三維膠原蛋白矩陣中也能夠被清晰觀測。

Migration of mesenchymal HT1080 cell within collagen matrix. Changes of mass distribution in migrating cell were analyzed by calculating the dynamic phase differences between consequent images.

發(fā)表文章

• L. Pastorek, et al.: Holography microscopy as an artifact-free alternative to phase-contrast, Histochem Cell Biol. 149(2), 2018.

• S. Dostalova, et al.: Prostate-Specific Membrane Antigen-Targeted Site-Directed Antibody-Conjugated Apoferritin Nanovehicle Favorably Influences In Vivo Side Effects of Doxorubicin, Scientific Reports 8:8867, 2018.

• B. Gal, et al.: Distinctive behaviour of live biopsy-derived carcinoma cells unveiled using coherence-controlled holographic microscopy, PLoS One 12(8), 2017.

• L. Strbkova, et al.: Automated classification of cell morphology by coherence-controlled holographic microscopy, J. Biomed. Opt. 22(8), 2017.

• L. Strbkova, et al.: The adhesion of normal human dermal fibroblasts to the cyclopropylamine plasma polymers studied by holographic microscopy, Surface and Coatings Technology 295, 2016.

• J. Collakova, et al.: Coherence-controlled holographic microscopy enabled recognition of necrosis as the mechanism of cancer cells death after exposure to cytopathic turbid emulsion, J. Biomed. Opt. 20(11), 2015

用戶單位

Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG), Dresden, Germany

University of North Florida & Mayo Clinic, Jacksonville, USA

Masaryk University Brno, Czech Republic, Faculty of Medicine, Department of Pathological Physiology

Brno University of Technology, Experimental Biophotonics Group

Institute of Molecular Genetics AS CR, Prague, Czech Republic, Laboratory of Light Microscopy and Cytometry