介紹

在藥物研發(fā)的市場(chǎng)中，隨著基于細(xì)胞的測(cè)定和表型篩選的需求，對(duì)用于藥物療效評(píng)估的高內(nèi)涵分析系統(tǒng)的需求也在增加。為了提高篩選效率，需要更高速（更高內(nèi)涵）的設(shè)備。

另一方面，為了彌合藥物研發(fā)過程中的“死亡谷”，必須提高篩選命中率的質(zhì)量。
這需要構(gòu)建更復(fù)雜的評(píng)估系統(tǒng)，通過3D培養(yǎng)系統(tǒng)、活細(xì)胞成像和更詳細(xì)的圖像分析，利用多方面的參數(shù)。在當(dāng)前的藥物研發(fā)中，確定如何并行實(shí)施內(nèi)涵篩選和復(fù)雜評(píng)估系統(tǒng)篩選是一個(gè)重要問題。

我們的解決方案

CellVoyager CV8000是一款的雙轉(zhuǎn)盤共聚焦高內(nèi)涵篩選系統(tǒng)，可解決這一相互矛盾的篩選難題。
通過將橫河專有的高速共聚焦掃描單元、水浸式鏡頭、多達(dá)四個(gè)高視角相機(jī)、帶有細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的顯微鏡臺(tái)和集成機(jī)器人移液器相結(jié)合，我們不僅實(shí)現(xiàn)了高內(nèi)涵、高分辨率成像，還可以通過更復(fù)雜的評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行表型篩選。
此外，我們的專業(yè)分析軟件 CellPathfinder 雙轉(zhuǎn)盤共聚焦高內(nèi)涵篩選系統(tǒng)使用深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)來高精度識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，支持客戶從圖像分析到使用圖表顯示結(jié)果。

橫河電機(jī)的優(yōu)勢(shì)

共聚焦掃描單元

活體/動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)兼容

高內(nèi)涵

可靠、成熟的技術(shù)

前往未知世界

實(shí)時(shí)共聚焦、無標(biāo)記成像

長時(shí)間活細(xì)胞成像

標(biāo)準(zhǔn)配備的物載培養(yǎng)箱，通過濕度、溫度和二氧化碳控制實(shí)現(xiàn)長時(shí)間觀察（3天以上）。

左：培養(yǎng)前　右：培養(yǎng)68小時(shí)后

動(dòng)力學(xué)分析

通過帶有一次性吸頭的集成機(jī)器人移液器，可以在成像期間添加藥物。
非常適合于觀察高速現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。

左：培養(yǎng)前　右：藥物刺激后

類器官/球體

橫河電機(jī)的轉(zhuǎn)盤共聚焦技術(shù)在厚的樣本成像方面表現(xiàn)良好，例如難以清晰快速成像的 3D 培養(yǎng)樣本，都可以進(jìn)行接近活體質(zhì)量的評(píng)估。

左：原圖　右：識(shí)別圖

無標(biāo)記分析

通過從多個(gè)Z位置獲取明場(chǎng)圖像，并使用附帶的CellPathfinder分析軟件創(chuàng)建CE明場(chǎng)圖像，來執(zhí)行識(shí)別和分析。通過新的深度學(xué)習(xí)選項(xiàng)，進(jìn)一步提高分析準(zhǔn)確性。

左：CE明場(chǎng)區(qū)　右：細(xì)胞識(shí)別圖像

詳細(xì)介紹

可以實(shí)現(xiàn)客戶需求的技術(shù)

觀察細(xì)胞現(xiàn)狀-雙轉(zhuǎn)盤共聚焦系統(tǒng)-

橫河電機(jī)專有的多點(diǎn)同步掃描方法，是在掃描區(qū)域同時(shí)使用約1,000幀/秒的激光束和高速旋轉(zhuǎn)的圓盤。這些圓盤包括一個(gè)針孔陣列盤，其具有大約20,000個(gè)以等螺距螺旋排列的針孔，以及一個(gè)將激發(fā)光聚焦到單個(gè)針孔中的微透鏡陣列盤。這不僅可以實(shí)現(xiàn)高速成像，而且還可以在很大程度上降低光損傷和光漂白。

更深入、更清晰的觀察 -針孔陣列盤交換器-

根據(jù)樣品，可以使用兩種不同類型的針孔盤（25/50μm）。對(duì)于厚的樣品，減小針孔直徑可以獲得更高的共聚焦度，使圖像更清晰。對(duì)于暗的樣品，增加針孔直徑可獲得更明亮的圖像。

類器官成像示例　針孔直徑大于25μm　針孔直徑小于50μm

更高內(nèi)涵篩選-光學(xué)配置-

光學(xué)系統(tǒng)配置可根據(jù)用途進(jìn)行選擇。通過安裝四個(gè)高靈敏度、寬視野的sCMOS攝像機(jī)，一個(gè)96孔板可以在一分鐘內(nèi)以四種顏色成像。該系統(tǒng)還兼容FRET和CellPainting測(cè)定。

捕捉更精細(xì)的結(jié)構(gòu) -水浸式物鏡-

水浸式物鏡擅長捕捉液體中細(xì)胞的高分辨率圖像，而CV8000可配備40倍或60倍水浸式物鏡。橫河的40倍物鏡是一款獨(dú)特的物鏡，能夠進(jìn)行球面像差校正，從而可以捕捉明亮的高分辨率圖像。鏡片供水也實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。該設(shè)備使通過水浸式物鏡進(jìn)行高內(nèi)涵篩選成為可能。

捕捉活細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡 -高精度培養(yǎng)箱和機(jī)器人移液器-

物載培養(yǎng)箱采用密閉結(jié)構(gòu)，可管理濕度、溫度和二氧化碳水平。集成機(jī)器人移液器自動(dòng)執(zhí)行以下過程：吸頭拾取→從試劑板收集試劑→將試劑添加到樣品板→丟棄吸頭。不僅可以快速獲取試劑滴注前后的圖像，還可以在單孔中多次添加試劑，調(diào)整添加速度等，拓寬試劑滴注動(dòng)態(tài)觀察的范圍。

一種更適合活細(xì)胞的HCA系統(tǒng)

使長時(shí)間活細(xì)胞成像成為可能-具有穩(wěn)定的內(nèi)置物載培養(yǎng)箱-

將HeLa細(xì)胞以每孔500個(gè)細(xì)胞的密度接種在96孔板中，培養(yǎng)24小時(shí)。然后將孔板置于內(nèi)部物載培養(yǎng)箱中，進(jìn)行72小時(shí)的細(xì)胞培養(yǎng)，并分析細(xì)胞占據(jù)的總面積（以下簡稱總面積）。結(jié)果與常規(guī)二氧化碳培養(yǎng)箱相比，在96孔（不包括四個(gè)角孔）中觀察到細(xì)胞增殖的微弱不均勻性。

培養(yǎng)72小時(shí)后與普通二氧化碳培養(yǎng)箱的細(xì)胞增殖比較（n=3）

l96 孔平均值：90

l最外層36孔的平均值：81

l60孔的平均值（不包括最外層）：96

數(shù)值表示如下：CV8000 72小時(shí)后的總面積/0小時(shí)的總面積（以下簡稱總面積比）/二氧化碳培養(yǎng)箱總面積比x100。（接近100 me的數(shù)字表明，CV8000和二氧化碳培養(yǎng)箱的細(xì)胞增殖大致相等）
驗(yàn)證了與二氧化碳培養(yǎng)箱的細(xì)胞增殖大致相等，不包括四個(gè)角孔。

96孔板每個(gè)孔的細(xì)胞增殖曲線

l縱軸：總面積

l橫軸：時(shí)間（0-72小時(shí)）

四個(gè)角孔的細(xì)胞增殖率較低；然而，其他孔的情況仍在繼續(xù)發(fā)展。

培養(yǎng)開始后的總面積比（24、48和72小時(shí)）(n=3)

不包括四個(gè)角孔，即使在72小時(shí)后，細(xì)胞增殖也沒有太大的差異。
細(xì)胞增殖速度在24小時(shí)、48小時(shí)、72小時(shí)內(nèi)變化較小。

系統(tǒng)集成

集成化過程管理，從培養(yǎng)環(huán)境到傳輸、成像、分析和數(shù)據(jù)管理。
我們根據(jù)客戶的需求提供適合的系統(tǒng)。

高內(nèi)涵分析軟件CellPathfinder

該軟件分析使用CV8000捕獲的圖像數(shù)據(jù)，創(chuàng)建圖表并導(dǎo)出各種數(shù)據(jù)。憑借豐富的模板和靈活的協(xié)議編輯功能，初學(xué)者和專家用戶都可以充分利用該軟件。CE明場(chǎng)和機(jī)器學(xué)習(xí)功能使無標(biāo)記分析成為可能。此外還添加了新的深度學(xué)習(xí)選項(xiàng)，大大提高了細(xì)胞識(shí)別的準(zhǔn)確性。

只需點(diǎn)擊菜單項(xiàng)進(jìn)行分析

只需按照屏幕頂部顯示的流程進(jìn)行操作即可。分析菜單具有易于理解的圖標(biāo)，只需單擊所需的菜單項(xiàng)，即可加載協(xié)議。

快速得出的結(jié)果可以即時(shí)驗(yàn)證和研究

計(jì)算出的數(shù)值數(shù)據(jù)可以以多種方式顯示。圖表和細(xì)胞圖像鏈接，便于結(jié)果驗(yàn)證和查詢。

基于AI人工智能的無偏表型評(píng)估

機(jī)器學(xué)習(xí)還提供了視覺評(píng)估實(shí)驗(yàn)的無偏差數(shù)字化。只需單擊客戶希望軟件學(xué)習(xí)的圖形，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別。

無標(biāo)記表型分析

消除了與細(xì)胞標(biāo)記相關(guān)的時(shí)間、成本和對(duì)細(xì)胞的影響。通過與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)更高精度的分類。