Axion Biosystems——MAESTRO Z實(shí)時(shí)無(wú)標記細胞分析儀
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
想要長(cháng)期、不間斷監測細胞增殖、活力甚至形態(tài)變化嗎？美國Axion Biosystems公司的Maestro Z無(wú)標記、非侵入式實(shí)時(shí)細胞監測系統（Maestro Z Impedance System），很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。
很多基于細胞樣本的傳統實(shí)驗技術(shù)采用終點(diǎn)法，只能得到一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的樣本數據。Maestro Z基于阻抗檢測的細胞分析技術(shù)，使得實(shí)時(shí)、不間斷且無(wú)需標記的細胞監測成為可能。
在CAR-T、生物制藥等需要培養細胞的機構，Maestro Z無(wú)標記、非侵入式細胞監測系統可以記錄細胞增殖過(guò)程中阻抗的變化，并基于細胞種類(lèi)、密度、形態(tài)、貼附的不同特性，將其進(jìn)行區分�？捎糜诩毎|(zhì)控、純度分析、量化生長(cháng)速率、優(yōu)化實(shí)驗啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)等方面。
無(wú)需復雜的實(shí)驗設置，Maestro Z就能長(cháng)時(shí)間非侵入性地檢測細胞，并提供實(shí)時(shí)生長(cháng)曲線(xiàn)和簡(jiǎn)明的終點(diǎn)圈示，是研發(fā)、質(zhì)控部門(mén)的得力工具。
Maestro Z細胞檢測過(guò)程
將細胞樣本置于CytoView-Z阻抗板中（底部埋入電極的96孔培養板）進(jìn)行培養，當細胞貼附于電極并伸展開(kāi)后，將微小的電信號施加于電極上，細胞間形成的聯(lián)接將阻擋這些電信號的通過(guò)，導致阻抗值的讀數增加，而細胞結構形態(tài)上的細微改變（比如源于受體介導的信號傳遞或細胞形態(tài)學(xué)變化）也會(huì )影響阻抗值。
Maestro Z無(wú)標記、非侵入式細胞監測系統通過(guò)檢測阻抗值的變化，能夠將細胞的變化進(jìn)行量化，其阻抗技術(shù)的無(wú)標記和和非侵入性，特別適合用來(lái)定量細胞的動(dòng)態(tài)反應，以及長(cháng)期監測類(lèi)實(shí)驗的需要。
阻抗檢測會(huì )計算有多少電信號（上圖中青色箭頭所示）被電極－細胞的界面所阻擋。當電極未被覆蓋時(shí)，電信號能輕松穿過(guò)，這時(shí)阻抗值比較低。當細胞蓋住電極時(shí)，能夠通過(guò)的電信號就變少了，相應的阻抗值就會(huì )增大。當細胞死亡或者脫離電極時(shí)，阻抗值就會(huì )恢復到基線(xiàn)水平。
產(chǎn)品優(yōu)勢
Maestro Z于2019年秋季全新上市，是全球阻抗檢測細胞分析設備中的重量級產(chǎn)品，除具備實(shí)時(shí)、無(wú)標記追蹤細胞增殖、計算細胞活率、監控細胞形態(tài)變化、計算免疫細胞介導的殺傷功能外，其多項優(yōu)勢不容小覷：
1、高通量檢測，內置觀(guān)察窗口
專(zhuān)用96孔CytoView-Z阻抗板，提供高通量數據采集，每個(gè)孔內部設有細胞觀(guān)察窗口，方便在顯微鏡下觀(guān)察細胞樣本。
2、一體化培養系統
內置智能環(huán)境倉，精確控制溫度和CO2濃度，可進(jìn)行低氧培養，不需要購置CO2培養箱，節省了空間和成本。
3、自動(dòng)數據分析
配備功能強大的AxIS-Z分析軟件，設置、執行、分析簡(jiǎn)單易用，可同時(shí)安裝在多臺電腦上；未來(lái)升級后將符合FDA相關(guān)規定。
4、數據安全與合規
Maestro Z儀器自帶500G存儲空間，原始數據自動(dòng)保存，數據不可更改、不丟失，可追溯。符合FDA頒布的21CFRPart 11，確保數據的合規，以備審查。
Maestro Z并行記錄96個(gè)樣本的阻抗， 即使是長(cháng)達數周的實(shí)時(shí)記錄也毫無(wú)壓力。阻抗實(shí)驗過(guò)程非侵入、無(wú)標記，根除染料/報告子對細胞的影晌，數據可靠性卓越。
應用案例
一、追蹤免疫T細胞對腫瘤細胞的殺傷
神經(jīng)膠質(zhì)瘤是一種惡性腦腫瘤，目前并無(wú)有效治療方案，預后生存期也只有12-15個(gè)月。而人體免疫系統中的效應T細胞，有著(zhù)高特異性和固有的細胞毒性，在未來(lái)的腦膠質(zhì)瘤治療中被人們寄予很高的期望。Maestro Z的阻抗測試有著(zhù)高靈敏、無(wú)標記及無(wú)損的特點(diǎn)，為連續監控腫瘤細胞增殖和免疫細胞介導的細胞毒性提供了可能，因而被用來(lái)評估免疫治療的效價(jià)。
如左圖所示，我們將惡性膠質(zhì)母細胞瘤細胞株U87MG，以三種不同的細胞密度及四重復的形式，分成12個(gè)樣本種到CytoView-Z阻抗板內。使用Maestro Z對其阻抗值變化持續監測24小時(shí)后，以10:l的比例將被激活的人T細胞加入到這些樣本孔內，后續能夠觀(guān)察到阻抗值的降低。這和預期中的T細胞介導U87細胞裂解效應是一致的。對比之下，那些未經(jīng)處理的腫瘤細胞樣本（淺藍色顯示），某同時(shí)段測得的阻抗值則繼續上升。
中圖顯示了在這三種處理條件下（不同的T細胞數量）檢測到的實(shí)時(shí)細胞裂解比例。在這基礎上，我們就能如右圖所示，對每種處理方案的KT50值（裂解50%腫瘤細胞所需時(shí)間）進(jìn)行計算�？梢钥吹�，要達到更快的U87MG細胞殺傷速度，我們就需要更高的T細胞密度。
二、細胞毒性的動(dòng)態(tài)研究
當需要測試新藥或者細胞治療的效果時(shí)，傳統的終點(diǎn)法實(shí)驗只能區分細胞樣本的死活，而無(wú)法了解細胞反應的動(dòng)態(tài)過(guò)程并對背后的機理做出解釋。Maestro Z所提供的無(wú)標記、非侵入的連續監控能力，得以捕捉到細胞毒性的全程。不僅能看到毒性的程度，還能揭示其動(dòng)態(tài)學(xué)和細胞死亡的速率。通過(guò)這些細胞反應的動(dòng)態(tài)表現，更容易洞悉一個(gè)藥物的效力及作用機理。
例如用Doxorubicin（阿霉素）處理A549細胞（人非小細胞肺癌細胞）后，阻抗測試揭示了樣本的動(dòng)態(tài)反應（左圖為實(shí)時(shí)連續檢測結果，中圖為虛線(xiàn)處單個(gè)時(shí)間點(diǎn)的讀數）。在同一塊板上，我們可以將Doxorubicin處理組的阻抗數據和細胞生長(cháng)組（未加藥對照）及細胞死亡組（加入Tergazyme清潔劑）的相關(guān)數據做比對，從而得知Doxorubicin導致細胞溶解比例的實(shí)時(shí)效應，并能夠覆蓋藥物反應的整個(gè)過(guò)程。
三、不同細胞的專(zhuān)屬特征檔案
基于各自不同的生物學(xué)功能，細胞樣本間的生長(cháng)、貼附及互作會(huì )有所不同。這些特性共同構成了一個(gè)獨特的細胞檔案。Maestro Z可以記錄這些信息，并基于細胞各種特性（如種類(lèi)、密度、形態(tài)和貼附）的不同來(lái)將它們分開(kāi)歸檔。細胞功能檔案可被用于細胞質(zhì)控、純度分析、量化生長(cháng)速率和優(yōu)化實(shí)驗啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)等方面。這些功能的實(shí)現無(wú)需復雜的實(shí)驗設定和分析。只需一個(gè)按鍵，Maestro Z系統就能穩定測試環(huán)境，長(cháng)時(shí)間非侵入地監測細胞，提供實(shí)時(shí)的生長(cháng)曲線(xiàn)和簡(jiǎn)明的終點(diǎn)圈示。
我們將Hela細胞按照不同密度種入Maestro Z系統專(zhuān)用的CytoView-Z阻抗測試板內，并對其貼附、伸展及增殖的不同生長(cháng)階段開(kāi)展監測。如左圖所示，可以看到對應于這些階段的實(shí)時(shí)阻抗記錄。其中任意時(shí)間的終點(diǎn)數據（如第16個(gè)小時(shí)）都可以以柱狀圖的形式單獨表示出來(lái)（如中圖）。而從右圖可以看出Hela、A549、Calu-3這三種不同細胞的生長(cháng)曲線(xiàn)都不盡相同。
四、感知受體介導的快速信號傳導
經(jīng)由信號傳導通路，細胞能夠接收外界的信息。胞外信號分子與細胞表面的對應受體結合后，細胞內的信號傳導就會(huì )被觸發(fā)，并最終決定細胞的行為�？缒な荏w中的最大家族是G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs）。被結合后，它們將導致細胞構象的改變并引起下游的一系列反應。這些細微的變化通常發(fā)生迅速，但其對細胞生理的重大影響卻能夠持續幾分鐘至幾個(gè)小時(shí)。通過(guò)阻抗檢測，我們能夠將其捕獲并量化。Maestro Z的高靈敏度及連續監測特性，賦予您測試細胞信號傳導動(dòng)態(tài)的能力，無(wú)論這個(gè)過(guò)程有多久。
如左圖所示，我們將Calu-3細胞培養在阻抗檢測板中，隨后加入不同濃度的異丙腎上腺素（一種強效β腎上腺素受體拮抗劑，圖中青色所示），并觀(guān)察阻抗值的實(shí)時(shí)變化。如果我們將20分鐘時(shí)間點(diǎn)的數據做成柱狀圖（如中圖所示），可以看到最高藥物濃度組的阻抗值在那時(shí)已經(jīng)降到了最低，而最低藥物濃度組則已經(jīng)回復到了基線(xiàn)值。我們還可以探索不同機理的化合物對于細胞信號傳導的不同作用。如右圖所示，橙色標識的組胺處理組（100µM）很迅速地出現了短時(shí)間的阻抗值降低；而灰色標識的細胞松弛素處理姐，由于其細胞周期停止及肌動(dòng)蛋白合成受抑制，則表現出前高后低的阻抗變化規律。
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