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Axion Biosystems——MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪
发布时间:2020年07月10日

产品简介


想要长期、不间断监测细胞增殖、活力甚至形态变化吗?美国Axion Biosystems公司的Maestro Z无标记、非侵入式实时细胞监测系统(Maestro Z Impedance System),很好地解决了这个问题。


很多基于细胞样本的传统实验技术采用终点法,只能得到一个时间点的样本数据。Maestro Z基于阻抗检测的细胞分析技术,使得实时、不间断且无需标记的细胞监测成为可能。

 

Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪


Maestro Z无标记、非侵入式细胞监测系统被广泛应用于各个领域
·细胞的生长实时监测
·肿瘤免疫治疗实验,包括T细胞介导的细胞杀伤
·细胞毒性研究
·G蛋白偶联受体(GPCRs)介导的信号传导
·病毒滴度测定
·抗体中和实验
·抗病毒药物开发
·病毒杀灭效力
·疫苗开发
·溶瘤病毒开发


在CAR-T、生物制药等需要培养细胞的机构,Maestro Z无标记、非侵入式细胞监测系统可以记录细胞增殖过程中阻抗的变化,并基于细胞种类、密度、形态、贴附的不同特性,将其进行区分。可用于细胞质控、纯度分析、量化生长速率、优化实验启动时间点等方面。

 

无需复杂的实验设置,Maestro Z就能长时间非侵入性地检测细胞,并提供实时生长曲线和简明的终点圈示,是研发、质控部门的得力工具。

 

Maestro Z细胞检测过程

 

将细胞样本置于CytoView-Z阻抗板中(底部埋入电极的96孔培养板)进行培养,当细胞贴附于电极并伸展开后,将微小的电信号施加于电极上,细胞间形成的联接将阻挡这些电信号的通过,导致阻抗值的读数增加,而细胞结构形态上的细微改变(比如源于受体介导的信号传递或细胞形态学变化)也会影响阻抗值。
Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪

Maestro Z无标记、非侵入式细胞监测系统通过检测阻抗值的变化,能够将细胞的变化进行量化,其阻抗技术的无标记和和非侵入性,特别适合用来定量细胞的动态反应,以及长期监测类实验的需要。

Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪
阻抗检测会计算有多少电信号(上图中青色箭头所示)被电极-细胞的界面所阻挡。当电极未被覆盖时,电信号能轻松穿过,这时阻抗值比较低。当细胞盖住电极时,能够通过的电信号就变少了,相应的阻抗值就会增大。当细胞死亡或者脱离电极时,阻抗值就会恢复到基线水平。

 

产品优势


Maestro Z于2019年秋季全新上市,是全球阻抗检测细胞分析设备中的重量级产品,除具备实时、无标记追踪细胞增殖、计算细胞活率、监控细胞形态变化、计算免疫细胞介导的杀伤功能外,其多项优势不容小觑:

 

1、高通量检测,内置观察窗口

 

专用96孔CytoView-Z阻抗板,提供高通量数据采集,每个孔内部设有细胞观察窗口,方便在显微镜下观察细胞样本。

Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪

 

2、一体化培养系统


内置智能环境仓,精确控制温度和CO2浓度,可进行低氧培养,不需要购置CO2培养箱,节省了空间和成本。
Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪

 

3、自动数据分析


配备功能强大的AxIS-Z分析软件,设置、执行、分析简单易用,可同时安装在多台电脑上;未来升级后将符合FDA相关规定。


Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪

 

4、数据安全与合规


Maestro Z仪器自带500G存储空间,原始数据自动保存,数据不可更改、不丢失,可追溯。符合FDA颁布的21CFRPart 11,确保数据的合规,以备审查。

 

Maestro Z并行记录96个样本的阻抗, 即使是长达数周的实时记录也毫无压力。阻抗实验过程非侵入、无标记,根除染料/报告子对细胞的影晌,数据可靠性卓越。

 

应用案例


一、追踪免疫T细胞对肿瘤细胞的杀伤


神经胶质瘤是一种恶性脑肿瘤,目前并无有效治疗方案,预后生存期也只有12-15个月。而人体免疫系统中的效应T细胞,有着高特异性和固有的细胞毒性,在未来的脑胶质瘤治疗中被人们寄予很高的期望。Maestro Z的阻抗测试有着高灵敏、无标记及无损的特点,为连续监控肿瘤细胞增殖和免疫细胞介导的细胞毒性提供了可能,因而被用来评估免疫治疗的效价。

 

Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪

 

如左图所示,我们将恶性胶质母细胞瘤细胞株U87MG,以三种不同的细胞密度及四重复的形式,分成12个样本种到CytoView-Z阻抗板内。使用Maestro Z对其阻抗值变化持续监测24小时后,以10:l的比例将被激活的人T细胞加入到这些样本孔内,后续能够观察到阻抗值的降低。这和预期中的T细胞介导U87细胞裂解效应是一致的。对比之下,那些未经处理的肿瘤细胞样本(浅蓝色显示),某同时段测得的阻抗值则继续上升。

 

中图显示了在这三种处理条件下(不同的T细胞数量)检测到的实时细胞裂解比例。在这基础上,我们就能如右图所示,对每种处理方案的KT50值(裂解50%肿瘤细胞所需时间)进行计算。可以看到,要达到更快的U87MG细胞杀伤速度,我们就需要更高的T细胞密度。

 

二、细胞毒性的动态研究


当需要测试新药或者细胞治疗的效果时,传统的终点法实验只能区分细胞样本的死活,而无法了解细胞反应的动态过程并对背后的机理做出解释。Maestro Z所提供的无标记、非侵入的连续监控能力,得以捕捉到细胞毒性的全程。不仅能看到毒性的程度,还能揭示其动态学和细胞死亡的速率。通过这些细胞反应的动态表现,更容易洞悉一个药物的效力及作用机理。

 

Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪

 

例如用Doxorubicin(阿霉素)处理A549细胞(人非小细胞肺癌细胞)后,阻抗测试揭示了样本的动态反应(左图为实时连续检测结果,中图为虚线处单个时间点的读数)。在同一块板上,我们可以将Doxorubicin处理组的阻抗数据和细胞生长组(未加药对照)及细胞死亡组(加入Tergazyme清洁剂)的相关数据做比对,从而得知Doxorubicin导致细胞溶解比例的实时效应,并能够覆盖药物反应的整个过程。

 

三、不同细胞的专属特征档案


基于各自不同的生物学功能,细胞样本间的生长、贴附及互作会有所不同。这些特性共同构成了一个独特的细胞档案。Maestro Z可以记录这些信息,并基于细胞各种特性(如种类、密度、形态和贴附)的不同来将它们分开归档。细胞功能档案可被用于细胞质控、纯度分析、量化生长速率和优化实验启动时间点等方面。这些功能的实现无需复杂的实验设定和分析。只需一个按键,Maestro Z系统就能稳定测试环境,长时间非侵入地监测细胞,提供实时的生长曲线和简明的终点圈示。

 

Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪

 

我们将Hela细胞按照不同密度种入Maestro Z系统专用的CytoView-Z阻抗测试板内,并对其贴附、伸展及增殖的不同生长阶段开展监测。如左图所示,可以看到对应于这些阶段的实时阻抗记录。其中任意时间的终点数据(如第16个小时)都可以以柱状图的形式单独表示出来(如中图)。而从右图可以看出Hela、A549、Calu-3这三种不同细胞的生长曲线都不尽相同。


四、感知受体介导的快速信号传导


经由信号传导通路,细胞能够接收外界的信息。胞外信号分子与细胞表面的对应受体结合后,细胞内的信号传导就会被触发,并最终决定细胞的行为。跨膜受体中的最大家族是G蛋白偶联受体(GPCRs)。被结合后,它们将导致细胞构象的改变并引起下游的一系列反应。这些细微的变化通常发生迅速,但其对细胞生理的重大影响却能够持续几分钟至几个小时。通过阻抗检测,我们能够将其捕获并量化。Maestro Z的高灵敏度及连续监测特性,赋予您测试细胞信号传导动态的能力,无论这个过程有多久。

 

Axion Biosystems MAESTRO Z实时无标记细胞分析仪

 

如左图所示,我们将Calu-3细胞培养在阻抗检测板中,随后加入不同浓度的异丙肾上腺素(一种强效β肾上腺素受体拮抗剂,图中青色所示),并观察阻抗值的实时变化。如果我们将20分钟时间点的数据做成柱状图(如中图所示),可以看到最高药物浓度组的阻抗值在那时已经降到了最低,而最低药物浓度组则已经回复到了基线值。我们还可以探索不同机理的化合物对于细胞信号传导的不同作用。如右图所示,橙色标识的组胺处理组(100µM)很迅速地出现了短时间的阻抗值降低;而灰色标识的细胞松弛素处理姐,由于其细胞周期停止及肌动蛋白合成受抑制,则表现出前高后低的阻抗变化规律。

 

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