本文转载自安捷伦细胞分析微信公众号。

细胞分析可以提供直观而丰富的试验结果,但是其过程也面临着诸多的挑战,回忆一下,当你小心翼翼地对你精心呵护的细胞完成一系列操作之后,满怀期待的打开显微成像系统,对即将呈现在你眼前的美丽又可爱的细胞倩影满怀期待的时候,你是否

因为总是找不到细胞或者焦平面而急躁?

因为刚刚找到的视野又不见了而悔恨?

因为前几个小时还神采奕奕的细胞突然就垮了而懊恼?

十个提升细胞成像分析成功率的小技巧送给你!

1.样品制备

高品质的细胞样品是确保获得高质量图像的关键一步。

细胞收集

首先,收集细胞前应确认培养瓶或者培养皿中的细胞已达到足够的密度,注意使用合适的消化液消化细胞,避免影响细胞基本功能。在实验过程中执行严格的无菌操作以防止污染,避免外来颗粒或细胞碎片对影响图像质量。

条件优化

活细胞成像分析使用的荧光探针需要具有细胞膜透过性,以评估胞内的结构和功能。因此在进行正式实验之前,需要对荧光探针的浓度和孵育时间进行优化,确保孵育后细胞活力不受影响的同时,实验中仍然能够检测到合适的荧光信号强度。此外,还需要注意潜在的背景荧光,针对这一点,可以考虑在成像前加入洗涤步骤。以上这些方法有助于获得具有良好信噪比的活细胞图像。

而对于如免疫荧光等固定的细胞分析来讲,建议使用经过验证的固定、透化以及染色方案,包括添加封闭液防止非特异性结合,在必要时优化抗体浓度。

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2. 耗材使用注意事项

器皿底部厚度

用于显微镜观察的器皿底部厚度很重要,因为倒置显微镜是需要透过这个厚度来观察样品的。不同耗材有不同的底部厚度,一些常见的耗材底部厚度包括:

Ø玻璃盖玻片:0.17 mm

Ø常规塑料微孔板:0.5 mm

Ø低密度微孔板:1.0 mm

专为成像而开发的新型微孔板,其底部厚度更接近于盖玻片。当使用较低数值孔径(NA<0.7)物镜进行成像时,耗材底部厚度不会产生很大影响。然而,当使用高数值孔径(NA≥0.8)的空气镜时,即便厚度仅有几微米的变化也会导致图像降质。且图像质量会随耗材厚度的增加而变差。

根据耗材底部厚度调整校正环

长工作距离物镜可以兼容不同底部厚度的器皿,来进行活细胞成像观察。而这类物镜上会有一个校正环,通过调节校正环的位置就可以调节物镜内透镜组之间的距离,确保了无论使用哪种类型的器皿都能够精确对焦。所以成像前可以先检查物镜校正环位置是否正确,避免事倍功半。

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物镜校正环

3. 细胞数量优化

对于常规实验而言,可分析的细胞数量越多,其结果就越可靠。然而对于细胞成像来说并非如此。细胞接种数量过多,会导致细胞叠加生长,使细胞难以区分,不利于细胞计数以及进行其他评估。细胞接种数量过少,则会失去统计学意义,还会造成细胞亚群分析的偏离。

实验的后续处理和培养过程中细胞的数量的变化也应纳入考虑范围,因为细胞增殖在实验的准备和进行过程中始终持续发生。

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4. 细胞类型

应用于成像实验的细胞类型是多种多样的,包括永生化细胞系、原代细胞和干细胞等。需要根据细胞类型选择合适的对焦方式和成像方式。

二维细胞层

在显微镜实验中使用的多数细胞是贴壁细胞或者半贴壁细胞;经过正确的处理,这些细胞会附着在孔板底部并形成二维(2D)细胞层,因为细胞在一个平面上,可利用成像仪的自动聚焦功能实现对焦

悬浮细胞

悬浮细胞,例如红细胞和白细胞,也可以成像,但此类细胞缺乏附着于表面的能力,需要额外操作将细胞限制在器皿表面,实现单一焦平面聚焦。悬浮细胞成像可以使用带有盖玻片的显微镜载玻片,或者带盖玻片的血细胞计数器上,通过盖玻片限制细胞在轴向上移动,从而提供更好的图像清晰度。当使用微孔板时,也可以通过离心将细胞固定至板底。

组织和三维细胞结构

更复杂的生物学研究,需要对组织和三维(3D)细胞结构进行成像分析。和 2D 单层细胞实验相比,大小和形状的差异使得组织和 3D 细胞成像需要更先进的成像技术。组织样品通常会比显微镜物镜提供的视野大得多,尤其是在使用高倍物镜要求高分辨率的情况下,因此,组织成像可以使用有蒙太奇自动拼接功能,将多视野图像准确拼接成一张高分辨率大图用于分析。

3D 细胞结构由成百上千个细胞构成,这些细胞不仅在 X 轴和 Y 轴上延伸,也在 Z 轴上延伸。使用 Z 轴层切成像和叠加可以为具有挑战性的研究如 3D 细胞、类器官或者有一定厚度的样本分析提供完全聚焦视图,同时也增加了后续分析的准确度。

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5. 荧光基团和荧光通道的选择

激发和发射光谱

选择合适的荧光基团对于成像是至关重要的。荧光探针或蛋白的激发和发射光谱应与 LED 光源、激发和发射滤光片以及二向色镜相匹配,以确保获得满意的荧光信号。

斯托克斯位移(Stokes shift)

荧光基团的斯托克斯位移是一个需要考虑的重要变量,狭窄的斯托克斯位移会导致背景荧光过度,信噪比降低。所以如果需要多个荧光基团一起使用,则应该进行额外的优化。分子光谱往往很宽,激发和发射光谱都可能会发生重叠,导致一个荧光基团渗透到另一个的荧光通道。因此,当两种荧光基团在细胞内同一区域做共定位时,这一点要尤为注意。

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