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產(chǎn)品原理

        “疊層衍射技術(shù)”：Livecyte采用“疊層衍射定量相位成像技術(shù)”（Ptychographic Quantitative Phase Imaging，Ptychographic QPI）：即采用計(jì)算成像方法，利用虛擬透鏡（The Phasefocus Virtual Lens?）捕獲衍射光波形成的相對(duì)相位偏移信息。同一個(gè)樣本可以得到一系列衍射圖像，疊加在一起，通過(guò)計(jì)算機(jī)重組生成高對(duì)比度的細(xì)胞圖像。

         “疊層衍射技術(shù)”原理示意圖：

        “疊層衍射技術(shù)”在透射光和反射光應(yīng)用中都有極佳的表現(xiàn)。當(dāng)提供合適的照明光源和檢測(cè)器時(shí)，它可以利用電磁光譜中的任意波長(zhǎng)的光線進(jìn)行成像，包括電子和其他粒子波，甚至是聲波。Livecyte就采用這種技術(shù)來(lái)捕獲相對(duì)的相位偏移信息，在無(wú)熒光標(biāo)記和無(wú)高功率照明光源的情況下，生成活細(xì)胞的高對(duì)比度圖像和視頻。適用于最敏感的活細(xì)胞（如干細(xì)胞、異質(zhì)性的原代腫瘤細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等）的長(zhǎng)期成像（長(zhǎng)達(dá)數(shù)周）。與傳統(tǒng)的相差成像不同，Livecyte得到的非標(biāo)記QPI圖像與熒光圖像類(lèi)似，有極佳的對(duì)比度，如明亮的細(xì)胞影像和深色的背景（下圖）。與基于群體的成像技術(shù)不同，Livecyte可以自動(dòng)分辨、跟蹤時(shí)序成像中的每顆單細(xì)胞，得到每顆單細(xì)胞隨時(shí)間在形態(tài)、行為、干物質(zhì)（dry mass）等指標(biāo)上的變化，對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行識(shí)別和表征，從而得到每顆單細(xì)胞的完整的表型數(shù)據(jù)。

          Livecyte疊層衍射成像可實(shí)現(xiàn)媲美熒光的無(wú)標(biāo)記高對(duì)比成像：

產(chǎn)品總述

       英國(guó)Phasefocus公司的Livecyte“實(shí)時(shí)細(xì)胞功能及單細(xì)胞行為分析系統(tǒng)”采用“疊層衍射實(shí)時(shí)定量成像技術(shù)”（Ptychographic QPI），可以在無(wú)標(biāo)記、無(wú)高光毒性激光照射的情況下，產(chǎn)生高對(duì)比度、無(wú)偽影、可定量、高保真度的細(xì)胞圖像，并對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、跟蹤和定量，同時(shí)得到細(xì)胞群和單個(gè)細(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

       Livecyte側(cè)重于細(xì)胞的非標(biāo)記成像和單細(xì)胞特性的記錄，如在非標(biāo)記狀態(tài)下研究細(xì)胞在增殖、分裂、凋亡、分化、遷移等現(xiàn)象過(guò)程中的形態(tài)學(xué)變化和運(yùn)動(dòng)行為的變化，得到形態(tài)學(xué)指標(biāo)（如單個(gè)細(xì)胞的面積、球形度、干物質(zhì)量等）和運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)（如單個(gè)細(xì)胞遷徙速度、方向、位移、軌跡等）?？蛇M(jìn)行無(wú)標(biāo)記識(shí)別分析細(xì)胞群、細(xì)胞譜系等研究。除了非標(biāo)記疊層衍射實(shí)時(shí)定量成像，還可做明場(chǎng)和多通道（1-7通道）熒光成像。自帶培養(yǎng)腔，可以做長(zhǎng)時(shí)間活細(xì)胞實(shí)時(shí)成像。

        廠家Phasefocus在2013年因“疊層衍射實(shí)時(shí)定量成像技術(shù)”被授予“Microscopy Today Innovation Award”，并且Livecyte儀器在2017年又再獲此殊榮。

產(chǎn)品特點(diǎn)

• 無(wú)標(biāo)記衍射成像：

1.   比起明場(chǎng)、相差成像，Livecyte疊層衍射成像可實(shí)現(xiàn)媲美熒光的無(wú)標(biāo)記高對(duì)比成像；

2.   無(wú)熒光標(biāo)記下，對(duì)細(xì)胞傷害更小，適用于干細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞及原代細(xì)胞等較脆弱的細(xì)胞；

3.   如有需要，也可搭配最多七種熒光成像。

•  獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)庫(kù)與大數(shù)據(jù)篩選分析：

1.   獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)展示與呈現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一目了然；

2.   可以實(shí)現(xiàn)多參數(shù)、多數(shù)據(jù)間的大數(shù)據(jù)篩選與比較，找出單一參數(shù)無(wú)法發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞行為；

3.   多種類(lèi)數(shù)據(jù)輸出（原始數(shù)值、圖像、影片、單細(xì)胞分割檔案），可用第三方軟件做靈活分析。

• 自動(dòng)化單細(xì)胞分析+干物質(zhì)量分析：

1.   可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分析，根據(jù)形態(tài)學(xué)和行為學(xué)特征對(duì)每顆細(xì)胞創(chuàng)建獨(dú)特的“表型指紋”，省去繁復(fù)耗時(shí)的人工圈選步驟；

2.   可實(shí)現(xiàn)精確的單細(xì)胞分割、單細(xì)胞定量，得到每顆細(xì)胞的多種參數(shù)進(jìn)行分析，其他產(chǎn)品少有可做到；

3.   多種參數(shù)及定量化信息：如：細(xì)胞匯合度、個(gè)數(shù)、單個(gè)細(xì)胞面積、厚度、干物質(zhì)量（Dry Mass）、球形度、長(zhǎng)寬比、周長(zhǎng)、移動(dòng)速度、瞬時(shí)移動(dòng)速度、移動(dòng)方向、遷移蜿蜒指數(shù)（Meandering Index）、限制比率（Confinement Ratio）、位移、分裂指數(shù)、倍增時(shí)間，等。

4.   可做獨(dú)特的干物質(zhì)量（Dry Mass）分析、無(wú)標(biāo)記細(xì)胞譜系示蹤分析、無(wú)標(biāo)記細(xì)胞共培養(yǎng)分析，其他產(chǎn)品少有可做到。

細(xì)胞無(wú)標(biāo)記時(shí)生長(zhǎng)更好：

細(xì)胞譜系分析視頻：

廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

Livecyte適用于細(xì)胞增殖、細(xì)胞毒性、細(xì)胞分裂、細(xì)胞吞噬、血管新生、劃痕遷移、趨化運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、T細(xì)胞殺傷、細(xì)胞譜系研究、細(xì)胞共培養(yǎng)、單細(xì)胞研究等多個(gè)研究領(lǐng)域，尤其是無(wú)標(biāo)記敏感細(xì)胞（原代細(xì)胞、干細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞）分析。

Livecyte應(yīng)用展示。

無(wú)標(biāo)記情況下，一次實(shí)驗(yàn)就可以獲得多項(xiàng)細(xì)胞表型和功能數(shù)據(jù)，如：

1、 細(xì)胞增殖：獲得細(xì)胞個(gè)數(shù)、細(xì)胞面積、細(xì)胞干物質(zhì)的變化曲線、倍增時(shí)間等數(shù)據(jù)；

2、 細(xì)胞形態(tài)：獲得每顆細(xì)胞及群體細(xì)胞的球形度、周長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、面積、厚度等數(shù)據(jù)；

3、 細(xì)胞有絲分裂：獲得發(fā)生有絲分裂細(xì)胞的比例，有絲分裂的時(shí)間，分裂的細(xì)胞總數(shù)等數(shù)據(jù)；

4、 細(xì)胞生長(zhǎng)：獲得每顆細(xì)胞干物質(zhì)，這個(gè)干物質(zhì)是除去水之外的所有細(xì)胞成分（如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、碳水化合物、DNA等生物分子）的總質(zhì)量；

5、 細(xì)胞運(yùn)動(dòng)：獲得每顆細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的軌跡、速度、方向、角度、位移、路徑等數(shù)據(jù)；

6、 T細(xì)胞殺傷：獲得效應(yīng)細(xì)胞與靶細(xì)胞的接觸時(shí)間，靶細(xì)胞上有幾顆效應(yīng)細(xì)胞、效應(yīng)細(xì)胞與靶細(xì)胞的命運(yùn)等數(shù)據(jù)；

7、 細(xì)胞譜系：可以追溯每顆細(xì)胞的來(lái)源，輸出譜系圖，對(duì)研究細(xì)胞的異質(zhì)性有很好的指導(dǎo)。

可以通過(guò)30多種參數(shù)進(jìn)行流式分群分析，洞察更多的細(xì)胞功能。

1、無(wú)標(biāo)記共培養(yǎng)研究

下圖說(shuō)明：用 Livecyte 無(wú)標(biāo)記區(qū)分共培養(yǎng)的細(xì)胞亞群（原代前列腺癌混合細(xì)胞群 vs. TA細(xì)胞亞 群 vs. CB 細(xì)胞亞群）。對(duì)比了三個(gè)群的不同參數(shù)：細(xì)胞速度、遷移蜿蜒指數(shù)（Meandering index）、細(xì)胞面積、細(xì)胞長(zhǎng)寬比、細(xì)胞干物質(zhì)量（Dry mass）、細(xì)胞球形度（Sphericity）。

無(wú)標(biāo)記神經(jīng)細(xì)胞共培養(yǎng)

下圖說(shuō)明：Livecyte可分析細(xì)胞平均亮度與亮度分布，無(wú)標(biāo)記下區(qū)分星狀細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞及微膠細(xì)胞，分群后做單細(xì)胞分析。

2、細(xì)胞譜系研究

可無(wú)標(biāo)記跟蹤細(xì)胞的增殖、分裂、傳代、分化、死亡，得到細(xì)胞的傳代譜系圖，尤其適合敏感細(xì)胞的譜系研究（如原代細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、干細(xì)胞）和干細(xì)胞的發(fā)育分化研究。

下圖說(shuō)明：對(duì)同一個(gè)癌細(xì)胞群里的不同細(xì)胞進(jìn)行譜系研究，自動(dòng)進(jìn)行單個(gè)細(xì)胞識(shí)別（左圖）。右上圖：干物質(zhì)量（Dry Mass）顯示細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂，綠色標(biāo)記細(xì)胞（Cell 1）和橘色標(biāo)記細(xì)胞（Cell 2）都在同樣的干物質(zhì)量下分裂，但每代中綠色標(biāo)記細(xì)胞（Cell 2）生長(zhǎng)更快、分裂周期更短。右下圖：細(xì)胞的譜系樹(shù)，表示從初始單個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)分裂成一群細(xì)胞。

下圖說(shuō)明：捕捉“罕見(jiàn)事件”：細(xì)胞9在第1次分裂后迅速融合（Fusion），表現(xiàn)為干物質(zhì)量加倍；融合后的細(xì)胞繼續(xù)增殖，然后進(jìn)行第2次和第3次分裂；細(xì)胞干物質(zhì)量一直比普通細(xì)胞大。

細(xì)胞譜系分析視頻：

3、劃痕遷移研究

對(duì)單細(xì)胞的自動(dòng)識(shí)別、跟蹤和定量分析可以提供深入的“劃痕遷移”的指標(biāo)，如細(xì)胞運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向和有絲分裂指數(shù)，可區(qū)分細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞增殖對(duì)“劃痕愈合”的影響，克服基于“匯合度”研究“劃痕愈合”的傳統(tǒng)研究方法的局限性。

下圖說(shuō)明：Livecyte可自動(dòng)識(shí)別和跟蹤單個(gè)細(xì)胞，直接檢測(cè)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)；可區(qū)分細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞增殖對(duì)“劃痕愈合”的影響。

劃痕遷移分析視頻：

4、脂肪細(xì)胞分析

下圖說(shuō)明：可以看到細(xì)胞內(nèi)的一顆一顆高亮度的脂肪顆粒，脂肪顆?？杀环指畈⒍浚?jì)算脂肪顆粒數(shù)目和干物質(zhì)量。

5、細(xì)胞毒性分析

下圖說(shuō)明：研究細(xì)胞的凋亡和毒性

細(xì)胞毒性視頻：

6、血管生成分析

下圖說(shuō)明：可研究血管細(xì)胞形成的血管網(wǎng)絡(luò)，研究其中的單細(xì)胞行為變化。

血管生成視頻：

7、腫瘤球分析

可分析藥物作用下，腫瘤球的周長(zhǎng)、面積的定量變化。

腫瘤球成像視頻：

8、T細(xì)胞殺傷研究

T細(xì)胞殺傷實(shí)驗(yàn)?zāi)茉隗w外研究工程T細(xì)胞殺傷靶腫瘤的功效。Livecyte的T細(xì)胞殺傷實(shí)驗(yàn)可以提供更多的細(xì)節(jié)來(lái)確定效應(yīng)T細(xì)胞和靶細(xì)胞之間的相互作用動(dòng)力學(xué)，可以從單個(gè)細(xì)胞著手，自動(dòng)監(jiān)測(cè)和量化效應(yīng)細(xì)胞與靶細(xì)胞的總的接觸時(shí)間，靶細(xì)胞凋亡前的最后一次接觸時(shí)間、靶細(xì)胞上有幾顆效應(yīng)細(xì)胞、效應(yīng)細(xì)胞與靶細(xì)胞的命運(yùn)等數(shù)據(jù)。

0hr和24hr的疊層衍射定量相位成像（QPI）和熒光成像示例如下圖，T細(xì)胞無(wú)標(biāo)記，活的靶細(xì)胞為紅色熒光標(biāo)記，凋亡靶細(xì)胞為綠色熒光標(biāo)記，第三列數(shù)據(jù)說(shuō)明T細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞的程度最明顯：

Dashboard軟件得到的靶細(xì)胞接觸的T細(xì)胞的數(shù)目、累積T細(xì)胞接觸時(shí)長(zhǎng)和平均T細(xì)胞接觸時(shí)長(zhǎng)如下圖：

T-細(xì)胞殺傷視頻：