Axion Biosystems——MAESTRO Z實(shí)時無標(biāo)記細(xì)胞分析儀
產(chǎn)品簡介
想要長期、不間斷監(jiān)測細(xì)胞增殖、活力甚至形態(tài)變化嗎？美國Axion Biosystems公司的Maestro Z無標(biāo)記、非侵入式實(shí)時細(xì)胞監(jiān)測系統(tǒng)（Maestro Z Impedance System），很好地解決了這個問題。
很多基于細(xì)胞樣本的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)采用終點(diǎn)法，只能得到一個時間點(diǎn)的樣本數(shù)據(jù)。Maestro Z基于阻抗檢測的細(xì)胞分析技術(shù)，使得實(shí)時、不間斷且無需標(biāo)記的細(xì)胞監(jiān)測成為可能。
在CAR-T、生物制藥等需要培養(yǎng)細(xì)胞的機(jī)構(gòu)，Maestro Z無標(biāo)記、非侵入式細(xì)胞監(jiān)測系統(tǒng)可以記錄細(xì)胞增殖過程中阻抗的變化，并基于細(xì)胞種類、密度、形態(tài)、貼附的不同特性，將其進(jìn)行區(qū)分。可用于細(xì)胞質(zhì)控、純度分析、量化生長速率、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)啟動時間點(diǎn)等方面。
無需復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)置，Maestro Z就能長時間非侵入性地檢測細(xì)胞，并提供實(shí)時生長曲線和簡明的終點(diǎn)圈示，是研發(fā)、質(zhì)控部門的得力工具。
Maestro Z細(xì)胞檢測過程
將細(xì)胞樣本置于CytoView-Z阻抗板中（底部埋入電極的96孔培養(yǎng)板）進(jìn)行培養(yǎng)，當(dāng)細(xì)胞貼附于電極并伸展開后，將微小的電信號施加于電極上，細(xì)胞間形成的聯(lián)接將阻擋這些電信號的通過，導(dǎo)致阻抗值的讀數(shù)增加，而細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)上的細(xì)微改變（比如源于受體介導(dǎo)的信號傳遞或細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化）也會影響阻抗值。
Maestro Z無標(biāo)記、非侵入式細(xì)胞監(jiān)測系統(tǒng)通過檢測阻抗值的變化，能夠?qū)⒓?xì)胞的變化進(jìn)行量化，其阻抗技術(shù)的無標(biāo)記和和非侵入性，特別適合用來定量細(xì)胞的動態(tài)反應(yīng)，以及長期監(jiān)測類實(shí)驗(yàn)的需要。
阻抗檢測會計算有多少電信號（上圖中青色箭頭所示）被電極－細(xì)胞的界面所阻擋。當(dāng)電極未被覆蓋時，電信號能輕松穿過，這時阻抗值比較低。當(dāng)細(xì)胞蓋住電極時，能夠通過的電信號就變少了，相應(yīng)的阻抗值就會增大。當(dāng)細(xì)胞死亡或者脫離電極時，阻抗值就會恢復(fù)到基線水平。
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(xì)胞分析設(shè)備中的重量級產(chǎn)品，除具備實(shí)時、無標(biāo)記追蹤細(xì)胞增殖、計算細(xì)胞活率、監(jiān)控細(xì)胞形態(tài)變化、計算免疫細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷功能外，其多項(xiàng)優(yōu)勢不容小覷：
1、高通量檢測，內(nèi)置觀察窗口
專用96孔CytoView-Z阻抗板，提供高通量數(shù)據(jù)采集，每個孔內(nèi)部設(shè)有細(xì)胞觀察窗口，方便在顯微鏡下觀察細(xì)胞樣本。
2、一體化培養(yǎng)系統(tǒng)
內(nèi)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(yǎng)，不需要購置CO2培養(yǎng)箱，節(jié)省了空間和成本。
3、自動數(shù)據(jù)分析
配備功能強(qiáng)大的AxIS-Z分析軟件，設(shè)置、執(zhí)行、分析簡單易用，可同時安裝在多臺電腦上；未來升級后將符合FDA相關(guān)規(guī)定。
4、數(shù)據(jù)安全與合規(guī)
Maestro Z儀器自帶500G存儲空間，原始數(shù)據(jù)自動保存，數(shù)據(jù)不可更改、不丟失，可追溯。符合FDA頒布的21CFRPart 11，確保數(shù)據(jù)的合規(guī)，以備審查。
Maestro Z并行記錄96個樣本的阻抗， 即使是長達(dá)數(shù)周的實(shí)時記錄也毫無壓力。阻抗實(shí)驗(yàn)過程非侵入、無標(biāo)記，根除染料/報告子對細(xì)胞的影晌，數(shù)據(jù)可靠性卓越。
應(yīng)用案例
一、追蹤免疫T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的殺傷
神經(jīng)膠質(zhì)瘤是一種惡性腦腫瘤，目前并無有效治療方案，預(yù)后生存期也只有12-15個月。而人體免疫系統(tǒng)中的效應(yīng)T細(xì)胞，有著高特異性和固有的細(xì)胞毒性，在未來的腦膠質(zhì)瘤治療中被人們寄予很高的期望。Maestro Z的阻抗測試有著高靈敏、無標(biāo)記及無損的特點(diǎn)，為連續(xù)監(jiān)控腫瘤細(xì)胞增殖和免疫細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性提供了可能，因而被用來評估免疫治療的效價。
如左圖所示，我們將惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株U87MG，以三種不同的細(xì)胞密度及四重復(fù)的形式，分成12個樣本種到CytoView-Z阻抗板內(nèi)。使用Maestro Z對其阻抗值變化持續(xù)監(jiān)測24小時后，以10:l的比例將被激活的人T細(xì)胞加入到這些樣本孔內(nèi)，后續(xù)能夠觀察到阻抗值的降低。這和預(yù)期中的T細(xì)胞介導(dǎo)U87細(xì)胞裂解效應(yīng)是一致的。對比之下，那些未經(jīng)處理的腫瘤細(xì)胞樣本（淺藍(lán)色顯示），某同時段測得的阻抗值則繼續(xù)上升。
中圖顯示了在這三種處理?xiàng)l件下（不同的T細(xì)胞數(shù)量）檢測到的實(shí)時細(xì)胞裂解比例。在這基礎(chǔ)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(xì)胞所需時間）進(jìn)行計算�？梢钥吹剑_(dá)到更快的U87MG細(xì)胞殺傷速度，我們就需要更高的T細(xì)胞密度。
二、細(xì)胞毒性的動態(tài)研究
當(dāng)需要測試新藥或者細(xì)胞治療的效果時，傳統(tǒng)的終點(diǎn)法實(shí)驗(yàn)只能區(qū)分細(xì)胞樣本的死活，而無法了解細(xì)胞反應(yīng)的動態(tài)過程并對背后的機(jī)理做出解釋。Maestro Z所提供的無標(biāo)記、非侵入的連續(xù)監(jiān)控能力，得以捕捉到細(xì)胞毒性的全程。不僅能看到毒性的程度，還能揭示其動態(tài)學(xué)和細(xì)胞死亡的速率。通過這些細(xì)胞反應(yīng)的動態(tài)表現(xiàn)，更容易洞悉一個藥物的效力及作用機(jī)理。
例如用Doxorubicin（阿霉素）處理A549細(xì)胞（人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞）后，阻抗測試揭示了樣本的動態(tài)反應(yīng)（左圖為實(shí)時連續(xù)檢測結(jié)果，中圖為虛線處單個時間點(diǎn)的讀數(shù)）。在同一塊板上，我們可以將Doxorubicin處理組的阻抗數(shù)據(jù)和細(xì)胞生長組（未加藥對照）及細(xì)胞死亡組（加入Tergazyme清潔劑）的相關(guān)數(shù)據(jù)做比對，從而得知Doxorubicin導(dǎo)致細(xì)胞溶解比例的實(shí)時效應(yīng)，并能夠覆蓋藥物反應(yīng)的整個過程。
三、不同細(xì)胞的專屬特征檔案
基于各自不同的生物學(xué)功能，細(xì)胞樣本間的生長、貼附及互作會有所不同。這些特性共同構(gòu)成了一個獨(dú)特的細(xì)胞檔案。Maestro Z可以記錄這些信息，并基于細(xì)胞各種特性（如種類、密度、形態(tài)和貼附）的不同來將它們分開歸檔。細(xì)胞功能檔案可被用于細(xì)胞質(zhì)控、純度分析、量化生長速率和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)啟動時間點(diǎn)等方面。這些功能的實(shí)現(xiàn)無需復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)定和分析。只需一個按鍵，Maestro Z系統(tǒng)就能穩(wěn)定測試環(huán)境，長時間非侵入地監(jiān)測細(xì)胞，提供實(shí)時的生長曲線和簡明的終點(diǎn)圈示。
我們將Hela細(xì)胞按照不同密度種入Maestro Z系統(tǒng)專用的CytoView-Z阻抗測試板內(nèi)，并對其貼附、伸展及增殖的不同生長階段開展監(jiān)測。如左圖所示，可以看到對應(yīng)于這些階段的實(shí)時阻抗記錄。其中任意時間的終點(diǎn)數(shù)據(jù)（如第16個小時）都可以以柱狀圖的形式單獨(dú)表示出來（如中圖）。而從右圖可以看出Hela、A549、Calu-3這三種不同細(xì)胞的生長曲線都不盡相同。
四、感知受體介導(dǎo)的快速信號傳導(dǎo)
經(jīng)由信號傳導(dǎo)通路，細(xì)胞能夠接收外界的信息。胞外信號分子與細(xì)胞表面的對應(yīng)受體結(jié)合后，細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)就會被觸發(fā)，并最終決定細(xì)胞的行為。跨膜受體中的最大家族是G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs）。被結(jié)合后，它們將導(dǎo)致細(xì)胞構(gòu)象的改變并引起下游的一系列反應(yīng)。這些細(xì)微的變化通常發(fā)生迅速，但其對細(xì)胞生理的重大影響卻能夠持續(xù)幾分鐘至幾個小時。通過阻抗檢測，我們能夠?qū)⑵洳东@并量化。Maestro Z的高靈敏度及連續(xù)監(jiān)測特性，賦予您測試細(xì)胞信號傳導(dǎo)動態(tài)的能力，無論這個過程有多久。
如左圖所示，我們將Calu-3細(xì)胞培養(yǎng)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(qiáng)效β腎上腺素受體拮抗劑，圖中青色所示），并觀察阻抗值的實(shí)時變化。如果我們將20分鐘時間點(diǎn)的數(shù)據(jù)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已經(jīng)降到了最低，而最低藥物濃度組則已經(jīng)回復(fù)到了基線值。我們還可以探索不同機(jī)理的化合物對于細(xì)胞信號傳導(dǎo)的不同作用。如右圖所示，橙色標(biāo)識的組胺處理組（100µM）很迅速地出現(xiàn)了短時間的阻抗值降低；而灰色標(biāo)識的細(xì)胞松弛素處理姐，由于其細(xì)胞周期停止及肌動蛋白合成受抑制，則表現(xiàn)出前高后低的阻抗變化規(guī)律。
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