CellASICTM-微流控细胞芯片实验室

CellASICTM微流控细胞芯片实验室张倚铭.高级仪器应用科学家/产品专员[e-mail]1.细胞生物学发展趋势2.CellASIC平台简介3.应用领域及相关信息•培养皿中的静态细胞培养•宏观群体性数据分析•终点检测法•细胞裂解或固定•微流控动态细胞培养•更精确的个体性/宏观群体性数据分析•实时动态检测•模拟体内环境活细胞功能研究(单)活细胞的研究将成为未来发展方向2012年：3449篇；2013全年：3468篇；2014年：778篇（12篇/天）JoeH.Levineetal.Science2013;342,1193杆菌酵母哺乳动物细胞结论：1.蛋白的表达处于整体持续动态平衡；但不同细胞表现不同2.细胞内脉冲型的基因/蛋白调节无处不在3.存在于不同物种4.影响疾病治疗个体功能检测与群体数据分析缺一不可解决方法：经g刀照射后，在不同时期加入不同浓度的抗癌药物Nutlin-3，使P53入核由脉冲型变为持续型（下图）P53:最重要的抑癌基因；p53突变与50%以上肿瘤发病有直接关系，是肿瘤研究的重要蛋白治疗手段：手术、放疗、化疗问题：p53的脉冲型调节影响术后的康复过程不同表达模式决定不同细胞命运J.E.Purvisetal.,Science2012,336,1440–1444CellASICTM微流控细胞芯片实验室基于微流控技术的全新活细胞功能研究平台精确、动态水平的细胞“Lab-on-Chip”1.细胞生物学发展趋势2.CellASIC平台简介3.应用领域及相关信息循环液流700um/s80-4000um/s组织细胞间液流0.1um/s0.08-4um/sCellASIC体内环境模拟体内环境设计微流控技术，模拟体内动态新陈代谢过程，带走代谢废物CellASIC平台组成及搭建液流控制仪持续灌流；精确调控液流种类、速度、时间等条件温度气体控制仪软件设定温度，并自动调节；同时输入过滤气体多重控制面板密闭系统，实现气体调控；加热器对预混气体加热芯片培养板适用所有倒置显微镜；可快速进行气体交换；FG操控软件灵活编辑特定的实验程序；一键启动，全程自动化1.单个样本，多重实验条件组合，多重数据(图1)2.光滑细致的微管路表面，细胞体验“丝般感受”，无挂壁无堵塞(图2)3.1#～6#孔出口与培养区入口处的距离都相等，保证不同处理在同一时间到达培养区域(图3)4.底板整体为一块170um玻璃板，适用于所有类型的倒置显微镜芯片培养板上的微流控设计图2细胞上样管路3um渗透孔径3um渗透孔径细胞生长区域图3图11236451788演示1.1/6号上样孔：压力&重力驱动；2-5号上样孔：压力驱动2.通过真空泵产生压力控制不同孔中液流交换3.常规重力驱动液流速度~10µL/hr4.压力驱动液流速度5~80µL/hr5.预热气体通过扩散进入细胞生长区域加热器控制面板芯片培养板加热器玻璃板加热器流动气体气体半透膜细胞培养区170µm玻璃板压力调控上样孔细胞上样孔普通培养基收集孔显微镜物镜密闭微环境可灵活设定调整实验条件哺乳动物藻类细菌酵母原代细胞干细胞系肿瘤细胞系小型组织/细胞块贴壁/悬浮细胞1.细胞生物学发展趋势2.CellASIC平台简介3.应用领域及相关信息WeiP.etal.Nature,2012;488:384-8.•预设程序，自动化的上样过程，均匀快速的转换过程•为药物研究提供全新的实验方案精准、灵活•根据数据结果随时检测调控细胞功能•解决传统方法中高浓度细胞对实验的影响传统方法CellASICMeyerRE.etal.Science2013,339,1071•精确调控气体成分3%O220%O2为肿瘤，心血管疾病，干细胞研究及自噬研究提供良好平台神经干细胞在不同氧条件下的反应细胞迁移和趋化性fMLP引起的嗜中性粒细胞的迁移TranswellassayWoundhealingassay•持续稳定超过15小时•适用于2D及3D两种实验条件环境•不同梯度间可相互转换(最多达9种组合)CellASIC细胞自噬ControlStress+lysosomalinhibitor0501001502000100200300400自噬小体数量时间（分钟）饥饿条件/抑制剂常规培养细胞自噬分析检测(LentiBrite™GFP-LC3检测)–细胞饥饿+溶酶体抑制(自噬体的形成)–加入完全培养基后的恢复过程(溶酶体降解)–获取图像分析数据细胞间相互作用及3D条件下的灌流培养MCF-10A细胞在3D条件下的灌流培养由单个细胞发展成细胞群的过程监测与调控----MCF10A在Matrigel中的3D培养和药物灌流对特定目标的跟踪•大肠杆菌感染的HT29结肠癌细胞（100X）•培养的肿瘤细胞中感染病原体后，用缓冲液洗去体系中残留的病原体•跟踪观察病原体的侵入过程以及相应的细胞反应Green:微管相关蛋白2;Red:囊泡锚定蛋白20天大鼠皮层神经元细胞在多聚赖氨酸上的生长状况6天15天仿生培养，为细胞生长提供良好环境MCF10Acells;40xMCF10Acells;100xCellASIC传统方法2h30min1～2天降低背景非特异性结合高消耗试剂少试剂成本高全程自动化人工操作不损失样本易丢失样本，染色不均匀•在培养的细胞内灌流加入转染试剂，洗液，固定液，抗体等，•根据标准实验步骤流程，快速完成实验过程优化结果，提高效率特殊的板路设计，彻底避免了传统方法中高浓度细胞难以聚焦的问题–细菌研究–细胞生长观测–药物处理–真菌（如酵母）研究–分裂生殖过程–出芽生殖过程传统方法CellASIC型号Y04CY04D名称单倍体酵母细胞芯片培养板单倍体酵母细胞芯片培养板货号Cat.#:Y04C-02Y04C-02-5PKCat.#:Y04D-02Y04D-02-5PK结构示意图参数3.0mmx3.0mmx高度3.0mmx3.0mmx高度特点及应用针对单倍体酵母细胞设计，高度为3.5/4.0/4.5um，可用于以酵母为模式生物的系统生物学研究，反映细胞代谢机理。针对单倍体酵母细胞设计，高度为5.0/6.0/7.0um，可用于以酵母为模式生物的系统生物学研究，反映细胞代谢机理。4.5um/7.0um4.0um/6.0um3.5um/5.0um细胞液流传统方法CellASIC独特的单层细胞培养与观察，同时实现对个体与群体的研究；不同高度的生长区域可适合观察不同类型的细胞。253.针对酵母细胞设计优势LuminexMuseGuavaFlowSight细胞收集与继代培养培养的细胞可经由胰酶消化，收集后可继代培养、扩增，还可用于其他检测实验：细胞水平检测蛋白水平检测基因水平检测Smartflare2039776加州大学伯克利分校华盛顿大学贝利医学院美国国家实验室哈佛大学斯坦福大学阜外心血管病医院复旦大学上海瑞金医院Thankyouforyourattention!CellASIC微流控细胞芯片实验室---全新活细胞功能分析检测平台相关产品信息29内部培训材料倒置显微镜必配选配多孔板固定槽激光自动聚焦自动聚焦软件电控载物台显微镜类型–倒置(荧光)显微镜双光子共聚焦显微镜转盘式共聚焦显微镜全内角反射荧光显微镜常规倒置荧光显微镜&特殊类型显微镜(见右图)