HoloMonitor是一款適用于細胞培養箱的無侵入實時活細胞成像系統，采用數字全息影像技術（digital holographic cytometry)，實現真正的無標記，無傷害全自動活細胞成像。該儀器可以長(chang)(chang)期(qi)穩(wen)定的在(zai)細胞(bao)培養箱或者低(di)氧/缺氧小室運行并實時監視細胞(bao)的生長(chang)(chang)及變化，還原最(zui)真(zhen)實的細胞(bao)成長(chang)(chang)狀態，在(zai)無任何人為(wei)干(gan)預的情況下獲得最(zui)可靠(kao)的生物學(xue)相關數據。
HoloMonitor活細胞成像系統使用數字全息成像技術，以激光為相干光源，利用干涉原理記錄物體波前信息的全息圖，通過數值重建來獲得被測樣品的相位和振幅信息完成三維數字重建。真正做到無標記無侵入的同時完成視野內所有細胞的3D成像，無需掃描，無光漂白，即可實現單個細胞和種群的(de)3D成像以及提供(gong)完整(zheng)的(de)細胞形態學(xue)參(can)數(shu)定量 ，可廣泛應用(yong)于細胞增殖，分化(hua)，遷(qian)移，凋亡(wang)，毒理等方面研究(jiu)。
HoloMonitor的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用可(ke)以分(fen)(fen)為預制應(ying)(ying)用和分(fen)(fen)析(xi)應(ying)(ying)用，預制應(ying)(ying)用是已(yi)經設置好的(de)(de)(de)(de)(de)、簡單易操作并且試驗(yan)結束后(hou)會自動(dong)生成種(zhong)群層面數(shu)據的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用。而分(fen)(fen)析(xi)應(ying)(ying)用是在(zai)種(zhong)群數(shu)據的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎上，分(fen)(fen)析(xi)單個細胞、一(yi)(yi)個集團細胞、一(yi)(yi)個時間點的(de)(de)(de)(de)(de)細胞或者某(mou)一(yi)(yi)幀(zhen)細胞的(de)(de)(de)(de)(de)具體數(shu)據的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用。
1.1細胞質控
細(xi)胞(bao)計數、體積、面(mian)積、直徑(jing)、細(xi)胞(bao)密度。
1.2細胞繁殖
細胞計數曲線圖（cell/cm2）、貼壁密度曲線圖（%）。
1.3細胞計數
細胞(bao)數、平(ping)均細胞(bao)體積、平(ping)均細胞(bao)面(mian)積、體積與面(mian)積柱狀圖。
1.4細胞遷移
平均(jun)細(xi)胞遷(qian)移(yi)速度、平均(jun)細(xi)胞遷(qian)移(yi)距離
1.5劑量效應
細(xi)(xi)胞(bao)數、細(xi)(xi)胞(bao)密度(du)、平均細(xi)(xi)胞(bao)體積
2.1單細胞追蹤
2.1.1運(yun)動(dong)軌跡圖（細胞(bao)遷移、細胞(bao)運(yun)動(dong)、運(yun)動(dong)速(su)度、運(yun)動(dong)方向）
2.1.2細胞特(te)征圖(tu)（體(ti)積、面積、不規則度厚(hou)度、質地(di)）
2.1.3細胞分(fen)裂次(ci)數、細胞周期
2.2傷口愈合
間隙合攏時間；細(xi)胞(bao)覆蓋(gai)面(mian)積；細(xi)胞(bao)前端(duan)運(yun)動速度；單個細(xi)胞(bao)的遷移(yi)(yi)距離、遷移(yi)(yi)方(fang)向、運(yun)動距離以(yi)及運(yun)動速率。
2.3細胞形態
檢測30+細(xi)胞形態(tai)學(xue)數(shu)據，包括面積、厚度(du)、體積、不規則度(du)、質(zhi)地等。
1. 體積小，價格好
在(zai)(zai)設計之初，HoloMonitor活細(xi)(xi)(xi)胞成像(xiang)系統(tong)追(zhui)求緊(jin)湊性，讓其可以輕松地放入細(xi)(xi)(xi)胞培養(yang)箱中，并且在(zai)(zai)高濕度的環(huan)境(jing)下長時(shi)間運(yun)行，在(zai)(zai)沒(mei)有人(ren)為干擾，不移動細(xi)(xi)(xi)胞，不影響細(xi)(xi)(xi)胞培養(yang)環(huan)境(jing)的情況(kuang)下實時(shi)監測細(xi)(xi)(xi)胞，最小化(hua)對細(xi)(xi)(xi)胞的干擾，最大化(hua)實驗(yan)的效率。相(xiang)比傳統(tong)的“終點法”，實時(shi)監控獲得(de)的數(shu)據更豐(feng)富，準確(que)和(he)靈活。
2. 好設置，易上手
HoloMonitor 活細胞成像系統操(cao)作簡(jian)便(bian)，易(yi)于學習，無需(xu)(xu)復雜耗時(shi)的(de)培訓，任何(he)人都可(ke)(ke)以輕(qing)松(song)掌握。同時(shi)的(de)安裝簡(jian)單(dan)明了，不需(xu)(xu)要任何(he)復雜的(de)設備，只需(xu)(xu)要一臺普通的(de)電腦就可(ke)(ke)以穩定運行，真正的(de)做到(dao)從開(kai)箱到(dao)開(kai)工(gong)只需(xu)(xu)4小(xiao)時(shi)。
除此(ci)之外，HoloMonitor活(huo)細(xi)胞(bao)成像分析系統采用(yong)的(de)自動對焦(jiao)技術(shu)極大的(de)節省了調焦(jiao)時(shi)間 ，同時(shi)配(pei)套(tao)的(de)圖(tu)像分析App Suite軟件，能夠(gou)在(zai)完成多(duo)點圖(tu)像捕獲及視(shi)頻(pin)輸出的(de)同時(shi)兼(jian)具高內涵數(shu)據(ju)分析，自動生成實時(shi)結果(guo)，極大的(de)簡化了數(shu)據(ju)分析過程(cheng)。
49%傷口愈合慢的人(ren)可能是糖(tang)尿病；23%的人(ren)存在自體(ti)免疫系統(tong)疾(ji)病，如類風濕關(guan)節炎、狼(lang)瘡或青(qing)斑(ban)樣(yang)血(xue)管炎等。
傷口愈合實驗是最常見的研究細胞遷移的體外實驗，如何提供最準(zhun)確的傷口閉合時間與速率一直是傷口愈(yu)合實驗的重中之重。HoloMonitor活細胞成像系統允許用戶在細胞培養箱中長期不間斷的監測傷口愈合，并可以直接傷口愈合率的曲線圖以及傷口愈合視頻。為用(yong)戶提供更直(zhi)觀更準確的(de)傷口愈合分析。并且(qie)所(suo)有的(de)數據都(dou)可以(yi)直(zhi)接(jie)導出到Excel中，方便用(yong)戶隨時深入(ru)分析數據。
傷口愈合應用案例1
上(shang)皮損傷(shang)和上(shang)皮內肥大(da)細(xi)胞（MC）增加是(shi)哮(xiao)喘的特征。S. Mogren及其同事(shi)旨在(zai)確定MC介質類胰(yi)蛋白酶和蛋白酶激(ji)活受體2（PAR2）在(zai)上(shang)皮傷(shang)口愈合(he)中的作(zuo)用。研究表明，肥大(da)細(xi)胞類胰(yi)蛋白酶通過促(cu)進人(ren)支氣管上(shang)皮細(xi)胞遷移(yi)促(cu)進傷(shang)口愈合(he)。S. Mogren及其同事(shi)采用HoloMonitor M4研究類胰蛋白酶和PAR2刺激或抑制劑治療前后的細胞遷移、傷口愈合間隙閉合率和細胞形態學[1]。
圖1 在支氣管上(shang)(shang)皮細(xi)胞(bao)系 BEAS-2B的傷(shang)口(kou)間隙模型中，上(shang)(shang)皮內肥(fei)大細(xi)胞(bao)（MC）類胰蛋白酶誘(you)導細(xi)胞(bao)遷移、運動和細(xi)胞(bao)速度增加。
傷口愈合應用案例2
標(biao)準(zhun)2D細(xi)胞培養不模擬生(sheng)理(li)條件(jian)，導(dao)致研究結(jie)果并不總是(shi)適用于體內。本研究的重(zhong)點是(shi)開發(fa)細(xi)胞友好的方法，其中細(xi)胞在基質凝膠中生(sheng)長，以創造生(sheng)理(li)相關的環境。Hellesvik及其(qi)同(tong)事使用HoloMonitor M4監測不同濃度基質凝膠中的細胞形態、增殖、遷移和運動[2]。
圖2 HoloMonitor M4監測單(dan)層3D制劑中的(de)傷口愈合侵(qin)襲
免疫(yi)治療(liao)是指針(zhen)對機(ji)體低下(xia)或(huo)亢進的(de)(de)(de)免疫(yi)狀態，人為地增(zeng)強(qiang)或(huo)抑制機(ji)體的(de)(de)(de)免疫(yi)功(gong)能以(yi)達到治療(liao)疾(ji)病目的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)治療(liao)方法。免疫(yi)治療(liao)的(de)(de)(de)方法有很(hen)多(duo)，適用于(yu)多(duo)種(zhong)疾(ji)病的(de)(de)(de)治療(liao)。根(gen)據(ju)治療(liao)所(suo)用的(de)(de)(de)制劑，可分為分子治療、細胞治療和免疫調節劑治療。
分子治療應用案例
具有免(mian)疫(yi)調(diao)節(jie)特性(xing)(xing)的(de)(de)新型佐劑(ji)和(he)抗原(yuan)(yuan)遞(di)送系(xi)統(tong)(tong)將過(guo)敏性(xing)(xing)Th2反應(ying)轉變為(wei)Th1或調(diao)節(jie)性(xing)(xing)T細(xi)胞(bao)反應(ying)，是過(guo)敏原(yuan)(yuan)特異(yi)性(xing)(xing)免(mian)疫(yi)治療所需的(de)(de)。本研究表明，200 nm大小的(de)(de)可生(sheng)物降解聚（γ-谷氨酸）（γ-PGA）納米(mi)粒子(zi)（NP）是人類單(dan)核細(xi)胞(bao)衍(yan)生(sheng)樹突(tu)狀(zhuang)細(xi)胞(bao)（MoDCs）的(de)(de)活化劑(ji)。γ-PGA NP被未成熟的(de)(de)MoDCs有效內化，強(qiang)烈刺(ci)激趨化因子(zi)和(he)炎性(xing)(xing)細(xi)胞(bao)因子(zi)的(de)(de)產生(sheng)，以及協(xie)同刺(ci)激分子(zi)和(he)免(mian)疫(yi)調(diao)節(jie)介(jie)質的(de)(de)上調(diao)（涉及低效T細(xi)胞(bao)啟動）。這項研究表明，γ-PGA NP有望作為(wei)復雜(za)的(de)(de)佐劑(ji)和(he)過(guo)敏原(yuan)(yuan)傳遞(di)系(xi)統(tong)(tong)用于過(guo)敏原(yuan)(yuan)特異(yi)性(xing)(xing)免(mian)疫(yi)治療。本研究使用HoloMonitor M2研究細胞形態[3]。
圖3 HoloMonitor M2可視化了 NP 內化過程(cheng)(cheng)中(zhong) MoDC 形態(tai)的(de)變化。對收(shou)集(ji)到的(de)顯微鏡數據的(de)分析表明(ming)，細(xi)(xi)胞(bao)面積隨著時間的(de)推(tui)移而(er)(er)增加，而(er)(er)細(xi)(xi)胞(bao)不(bu)規則度(du)和離(li)心(xin)度(du)，即衡量(liang)形狀偏(pian)離(li)圓的(de)程(cheng)(cheng)度(du)，則有所下降（數據未顯示），說明(ming)了細(xi)(xi)胞(bao)形態(tai)的(de)顯著變化。
細胞治療應用案例
體內(nei)腫瘤(liu)微環境不僅限(xian)于腫瘤(liu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)本身，還包括多種免疫細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)。在這項研究中，研究人員探討了中性(xing)粒細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)與小鼠(shu)腫瘤(liu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)共培養的細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)毒性(xing)作(zuo)用(yong)。中性(xing)粒細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)要發揮其殺傷細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的作(zuo)用(yong)，就(jiu)必須(xu)到達靶(ba)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)，即腫瘤(liu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)。通過使用HoloMonitor 的細胞運動和遷移分析，科(ke)學家們可以探(tan)索在不同條件下中性粒細胞(bao)接近癌細胞(bao)的(de)能(neng)力是如何(he)受到影(ying)響(xiang)的(de)[4]。
圖4 Holomonitor M4 成像(xiang)系統監測細(xi)胞(bao)的(de)運動(dong)和遷移。
免疫調節劑治療應用案例
研(yan)(yan)究者(zhe)發(fa)現，根據需要適當調節(jie)機(ji)體的(de)免(mian)疫(yi)反應是(shi)一種有效的(de)治(zhi)療(liao)方(fang)法，比如可以(yi)阻止病原菌的(de)感(gan)染、抑制自身免(mian)疫(yi)和炎癥反應以(yi)及(ji)引(yin)起(qi)自發(fa)引(yin)起(qi)癌癥患者(zhe)的(de)抗(kang)癌免(mian)疫(yi)反應。目(mu)前可用的(de)免(mian)疫(yi)調節(jie)治(zhi)療(liao)方(fang)式主(zhu)(zhu)要是(shi)用于抗(kang)感(gan)染，研(yan)(yan)究者(zhe)們主(zhu)(zhu)要利用天然的(de)免(mian)疫(yi)調節(jie)劑來糾正后天性或者(zhe)先天性的(de)免(mian)疫(yi)缺陷；最主(zhu)(zhu)要的(de)是(shi)免(mian)疫(yi)佐(zuo)劑，可以(yi)定向增強(qiang)人類(lei)機(ji)體的(de)免(mian)疫(yi)效用，Ross以及(ji)(ji)同事(shi)探(tan)討了血(xue)管(guan)血(xue)紅素(su)氧合酶-1（HO-1）的(de)生理作用及(ji)(ji)其與系統性硬化癥（SSc）的(de)心(xin)血(xue)管(guan)并(bing)發(fa)癥的(de)相關性。結果表明(ming)，HO-1的(de)抑制能顯著降(jiang)低內皮細胞的(de)增殖和細胞運(yun)動（遷(qian)移）。Ross以及(ji)(ji)同事(shi)使用HoloMonitor研究HO-1激活劑和選擇性抑制劑存在下內皮細胞的形態和功能特征[5]。
圖5.抑(yi)制HO-1降低(di)HUVEC細胞的遷移、運(yun)動和運(yun)動速度。
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