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类器官模型因其能够再现真实组织的复杂性而在基础研究、精 准医疗、药物研发等领域都显示出巨大的应用潜力，为疾病建模和化合物影响评估提供了一个非常有用的工具。基于高通量和多参数的全自动成像系统也越来越多应用于类器官表型变化的定量分析。

此次 Webinar 将介绍类器官培养方法和最 新研究进展，同时也会介绍常见的类器官成像等 3D 检测分析技术及相关应用。

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直播时间：7 月 4 日 19:00

19:00 - 19:40

肿瘤类器官疾病模拟与药物评测

由弘浩  高级类器官应用工程师

bioGenous 伯桢生物

内容介绍：肿瘤类器官可作为直接的疾病模型，已被广泛应用在肿瘤发生、发展、药物评价等研究和研发中。报告围绕肿瘤类器官在疾病模拟、药物评测、技术标准、类器官培养等类器官的研究及研发成果进行分享和探讨。共享类器官模型价值，推进类器官的研究转化应用。

19:40 - 20:20

类器官自动化完整解决方案及高内涵 3D 成像分析

安淼 应用科学家

Molecular Devices

内容介绍：类器官的成像和分析是其应用瓶颈之一。而高内涵成像技术能帮助我们更好地获得类器官实验结果，在分享中着重介绍了如何应用高内涵技术获得更好的类器官定量数据，自动化类器官完整解决方案及最 新的 AI 图像分析技术如何帮助我们分析类器官。

讲师介绍

由弘浩，现任伯桢生物高级类器官应用工程师，负责类器官培养售后技术支持工作，拥有 3 年类器官培养技术支持工作经验。

安淼，北京大学理学硕士，现担任 Molecular Devices 公司华南区应用科学家，负责高内涵成像产品线及酶标仪产品线的售前、售后技术支持工作，拥有 5 年高通量检测相关经验。

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直播时间：7月4日 19:00
 

讲师介绍：

由弘浩，现任伯桢生物高级类器官应用工程师，负责类器官培养售后技术支持工作，拥有3年类器官培养技术支持工作经验。

安淼，北京大学理学硕士，现担任Molecular Devices 公司华南区应用科学家，负责高内涵成像产品线及酶标仪产品线的售前、售后技术支持工作，拥有5年高通量检测相关经验。

尊敬的老师：

您好！我们诚挚地邀请您参加5月26日在上海举办的高内涵成像技术与应用研讨会。本次应用研讨会旨在与科学家面对面的交流，分享使用高内涵成像和分析技术的经验，期望为相关研究领域提供有用的信息，拓展思路。

高内涵成像分析系统是一种集高分辨率、自动化、智能化、高通量于一体的通用检测技术平台，其为细胞水平的研究分析提供了高效的解决方案，是创新药物研究、中药药效、肿瘤研究、神经生物学、免疫学、干细胞研究等领域的重要研究工具。此次会议我们邀请企业、科研等专家学者共聚一堂，带来ImageXpress高内涵成像分析系统在各研究领域zui 新进展和应用。

我们期待您的参与，并再次感谢您的关注和支持！

美谷分子仪器（上海）有限公司

时间：2023年5月26日
地点：上海浦东由由喜来登大酒店（上海市浦东新区浦建路38号）
推荐到达方式：地铁4号线塘桥站3号口右转20米

会议日程：

　　2010年5月28日 马萨诸塞沃尔瑟姆 - 专注于提高人类健康及其生存环境安全的lingxian公司PerkinElmer, Inc., 今天宣布为新药开发和生物研究中的高含量筛选应用增添 3D 图像分析功能，该功能集成了本公司Z新版本的旗舰成像软件套件 Columbus 2.1 和 Volocity 5.3.2。

　　科研人员首次尝试将这两款功能强大的平台集成到一起，满足他们在高含量筛选应用中对 3D 成像分析日益增长的需求。先进的 3D 功能可以更清晰和更准确地观察细胞，及其与病原体或ZL化合物的相互作用，从而促进新药开发，帮助科研人员更好地了解细胞生物学。

　　Columbus 平台是一个可联网的开源式高容量图像数据管理和分析系统，它可以导入、导出、存储和管理各种不同格式、不同来源的图像元数据。Volocity 系统是 PerkinElmer 的高性能 3D 成像软件，它可以对图像执行采集、显示、定量和恢复等操作。

　　面临的问题：科学家们在科学研究中不断生成大量图像数据，如何对这些数据进行有效的管理和分析，是他们当今面临的巨大难题。

　　解决方案：新版本的 Columbus 和 Volocity 软件在这两款强大的软件工具之间架起一座桥梁。

　　具体方法：Z新版本的 Volocity 支持 Columbus 服务器，通过简便的拖放界面将 Columbus 中高含量筛选试验结果传输到 Volocity，进行强大的 3D 分析。

　　优点：研究人员现在可以将图像从 Columbus 传输到 Volocity 进行 3D 分析，然后再次返回到 Columbus 进行图像数据的存储和管理。

　　Columbus 2.1：速度提高 10 倍，因此能够处理 Volocity 分析过的海量图像文件

　　Volocity 5.3.2：目前支持 Columbus 服务器，能够在 Columbus 和 Volocity 之间进行方便的拖放链接操作。

　　关于 PerkinElmer, Inc.

　　PerkinElmer, Inc. 是一家专注于提高人类健康及其生存环境安全的lingxian公司。据报道，该公司 2009 年收入为 18 亿美元，拥有约 8,800 名员工，为超过 150 个国家/地区的客户提供服务，同时该公司也是标准普尔 500 指数的成员。

　　有关其它信息，请致电800-820-5046 或 +86(0)21-38769510 或 访问www.perkinelmer.com.cn。

尊敬的老师：

您好！我们诚挚地邀请您参加 5 月 26 日在上海举办的高内涵成像技术与应用研讨会。本次应用研讨会旨在与科学家面对面的交流，分享使用高内涵成像和分析技术的经验，期望为相关研究领域提供有用的信息，拓展思路。

高内涵成像分析系统是一种集高分辨率、自动化、智能化、高通量于一体的通用检测技术平台，其为细胞水平的研究分析提供了高效的解决方案，是创新药物研究、中药药效、肿瘤研究、神经生物学、免疫学、干细胞研究等领域的重要研究工具。此次会议我们邀请企业、科研等专家学者共聚一堂，带来 ImageXpress 高内涵成像分析系统在各研究领域最 新进展和应用。

我们期待您的参与，并再次感谢您的关注和支持！

美谷分子仪器（上海）有限公司

时间

2023 年 5 月 26 日

地点：

上海浦东由由喜来登大酒店（上海市浦东新区浦建路 38 号）

推荐到达方式：

地铁 4 号线塘桥站 3 号口右转 20 米

报名方式：

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　　ibidi 3D细胞(球状体、类器官和单细胞)培养

　　模拟细胞微环境并获得高分辨率图像

　　ibidi为3D细胞培养开发了如下解决方案：

　　• 在非粘性表面上悬浮生长

　　• 嵌入在3D matrix中或其上，使得细胞能够在各个方向上生长

　　• 需要灌注，确保最佳氧气和营养的供应

　　活体组织中的大多数细胞生长在三维微环境中，在那里它们与彼此和周围环境相互交流和相互作用。动物细胞嵌入细胞外基质（ECM）中，细胞外基质由蛋白聚糖和纤维蛋白（主要是胶原蛋白、弹性蛋白和纤连蛋白）组成。这种复杂、动态和组织特异性的3D结构为细胞提供了物理支架，并引发了影响细胞分化和行为的因子。

　　当在传统的二维体外培养环境中培养时，细胞附着在平坦的表面上（例如，标准细胞培养皿中的单层细胞），并且只能在基质上生长和迁移。在3D体外培养中，细胞在非粘附表面上悬浮生长，或者它们可以嵌入或在模拟ECM的3D基质(如Matrigel®或I型胶原蛋白)上生长，使得细胞能够在三个方向上生长。

　　使用 ibidi µ-Slide 8孔腔室载玻片对在Matrigel®中生长的经IL-22处理的小鼠小肠类器官进行3D培养。该类器官被染色为抗菌蛋白 RELMβ（绿色）、分泌细胞标记 Ulex Europaeus Agglutinin I（UEA I，红色）、β-连环蛋白（紫色）和核标记 DAPI（蓝色）。使用带有20倍物镜的Zeiss LSM 880共焦显微镜获取的图像。

 3D细胞培养应用与传统2D培养的对比

　　如需了解3D细胞培养解决方案可查看《ibidi 3D细胞(球状体，器官小体，单细胞)培养解决方案》

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19:00-19:40

新药创新研究-新药筛选技术和应用

严明 中国药科大学 副研究员

19:40-20:20

荧光偏振技术在酶标仪上的检测及应用

刘虓 Molecular Devices 应用科学家主管

严明

副研究员，博士

中国药科大学新药筛选中心

2003 年毕业于中国药科大学药理学专业，进入新药筛选中心从事新药筛选相关工作。期间承担建立了中心高通量药物筛选实验室和相关的技术管理规范，负责 G 蛋白偶联受体、激酶、蛋白酶、肝药酶等 317 个药物活性筛选模型的对外服务。2013 年 3 月 - 2018 年 9 月，获得国家留学基金委资助赴美国人口学会 Poulation  Council's Center for Biomedical  Research，Mary M.Wholford 实验室访学，师从 C.Yan Cheng 教授学习血睾屏障调节蛋白的功能研究和转化应用。目前主要从事新药筛选新技术开发应用，中药抗 炎活性成分的筛选和药理、毒理机制研究。

刘虓

Molecular Devices

应用科学家主管

毕业于四川大学生命科学学院，细胞生物学专业硕士。在生物仪器行业有 9 年的工作经验，目前负责 Molecular Devices 公司酶标仪和高内涵产品线技术支持，在酶标仪和成像领域均有着丰富的使用和应用经验。 

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关于美谷分子仪器

Molecular Devices 始创于上世纪 80 年代美国硅谷，并在全 球设有多个代表处和子公司。2005 年，Molecular Devices 在上海设立了中国代表处，2010 年加入全 球科学与技术的创新者丹纳赫集团，2011 年正式成立商务公司：美谷分子仪器 (上海) 有限公司。Molecular Devices 以持续创新、快速高效、高性能的产品及完善的售后服务著称业内，我们一直致力于为客户提供在生命科学研究、制药及生物治 疗开发等领域蛋白和细胞生物学的创新性生物分析解决方案。

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新药创新研究-新药筛选技术和应用

严明 中国药科大学 副研究员

19:40-20:20

荧光偏振技术在酶标仪上的检测及应用

刘虓 Molecular Devices 应用科学家主管

严明

副研究员，博士

中国药科大学新药筛选中心

2003 年毕业于中国药科大学药理学专业，进入新药筛选中心从事新药筛选相关工作。期间承担建立了中心高通量药物筛选实验室和相关的技术管理规范，负责 G 蛋白偶联受体、激酶、蛋白酶、肝药酶等 317 个药物活性筛选模型的对外服务。2013 年 3 月 - 2018 年 9 月，获得国家留学基金委资助赴美国人口学会 Poulation  Council's Center for Biomedical  Research，Mary M.Wholford 实验室访学，师从 C.Yan Cheng 教授学习血睾屏障调节蛋白的功能研究和转化应用。目前主要从事新药筛选新技术开发应用，中药抗 炎活性成分的筛选和药理、毒理机制研究。

刘虓

Molecular Devices

应用科学家主管

毕业于四川大学生命科学学院，细胞生物学专业硕士。在生物仪器行业有 9 年的工作经验，目前负责 Molecular Devices 公司酶标仪和高内涵产品线技术支持，在酶标仪和成像领域均有着丰富的使用和应用经验。 

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19:00-19:40

新药创新研究-新药筛选技术和应用
严明 中国药科大学 副研究员

19:40-20:20

荧光偏振技术在酶标仪上的检测及应用
刘虓 Molecular Devices 应用科学家主管

严明，副研究员，博士，中国药科大学新药筛选中心，2003年毕业于中国药科大学药理学专业，进入新药筛选中心从事新药筛选相关工作。期间承担建立了中心高通量药物筛选实验室和相关的技术管理规范，负责G蛋白偶联受体、激酶、蛋白酶、肝药酶等317个药物活性筛选模型的对外服务。2013年3月-2018年9月，获得国家留学基金委资助赴美国人口学会Poulation  Council's Center for Biomedical  Research，Mary M.Wholford实验室访学，师从C.Yan Cheng教授学习血睾屏障调节蛋白的功能研究和转化应用。目前主要从事新药筛选新技术开发应用，中药抗 炎活性成分的筛选和药理、毒理机制研究。

刘虓，应用科学家主管，毕业于四川大学生命科学学院，细胞生物学专业硕士。在生物仪器行业有9年的工作经验，目前负责Molecular Devices公司酶标仪和高内涵产品线技术支持，在酶标仪和成像领域均有着丰富的使用和应用经验。

2023 年 5 月 26 日由美谷分子仪器（上海）有限公司举办“高内涵成像技术与应用研讨会—上海站”圆满落幕，来自科研院校、医院、生物技术公司等一百多位专家学者参加了本次的研讨会。

会议开始由美谷分子仪器（上海）有限公司全国销售经理谢东先生致开幕词，谢东表示 Molecular Devices 1983 年由斯坦福大学教授创立，隶属于丹纳赫生命科学平台，专注于为科学家服务，40 多年来一直在细分领域精耕细作，同时深耕中国，在中国有研发团队以及生产基地，服务全 球的科学家们。

美谷分子仪器（上海）有限公司全国销售经理谢东

在本次会议上，专家们就热点议题做了专题报告。第 一位报告者是来自上海中医药大学科技实验中心的杨扬研究员。杨老师详细介绍了中医药研究应该关注的研究内容，呈现了中医药研究的整体框架，并从临床药效出发探讨了中药复 方的研究思路和瓶颈。同时，杨老师还分享了如何运用高内涵这种现代技术的手段来突破研究瓶颈，提出了许多有建设性的意见。

上海中医药大学科技研究员杨扬

会上的第二位报告者是同济大学附属东方医院的何志颖研究员，他的报告题目是《干细胞基础与转化研究》。他详细介绍了如何开展多能干细胞诱导分化，包括肝前体细胞、皮肤细胞谱系重编程为肝干细胞及原代肝细胞重编程为肝前体细胞等方案，以实现适宜的非供体来源肝细胞类型获得；并采用局部磁场干预、肝细胞微组织化、生长因子处理等手段，促进移植肝细胞在受体肝脏的植入和增殖，实现肝细胞移植再生肝脏。最后，他们建立了移植细胞在活体内定位和定量的检测方案，实现对移植细胞在受体体内分布的动态观察及在靶器官的植入与增殖分析。这些研究工作为促进肝细胞移植治 疗肝衰竭的临床转化应用提供了理论基础和技术方案。

同济大学附属东方医院研究员何志颖

第三位报告者是上海交通大学的长聘教轨副教授赵砚彬。他带来的主题报告是《斑马鱼神经发育毒性的高通量筛查》。赵教授介绍了如何通过高通量高内涵表型组学筛查斑马鱼胚胎模型，并建立了同步监测斑马鱼胚胎发育过程共计 42 种高通量“表型指纹谱”，来评估不同类型环境化学品低剂量的毒性效应。这项工作有望为环境污染物的风险评估体系提供更为有效和全面的策略。

上海交通大学副教授赵砚彬

最后是来自美谷分子仪器（上海）有限公司产品经理苏园园博士，她介绍了《从 2D 到 3D ，智能化高内涵加速科研与新药研发》。高内涵成像技术结合了自动显微镜和定量图像分析，综合地对细胞的状态、变化、总体趋势进行分析，兼顾了直观与批量统计定量的优点，可快速从 3D 样品中获取信息量丰富、更具生理相关性的数据，在基础科研、药理毒理、药物筛选、精 准医学等方面有着广泛的应用。

美谷分子仪器（上海）有限公司产品经理苏园园博士

除了专家演讲外，现场观众也积极参与互动，与专家一起探讨议题，碰撞出了各种观点，形成了精彩的交流和思想碰撞。

在茶歇期间，许多客户聚集在我们展台前观看高内涵仪器。我们的工程师现场详细演示了如何操作仪器以及如何用AI软件分析图片，让客户深刻了解我们仪器易操作性、软件的便利性，并通过这些演示对我们的产品产生了浓厚兴趣。

引言

新陈代谢是生物体内进行的化学变化的总称，是生物最基本的生命活动过程。细胞从环境汲取能量、物质，在内部进行各种化学变化，维持自身高度复杂的有序结构，保证生命活动的正常进行。作为细胞的“能量工厂”，线粒体在维持能量稳态方面发挥重要作用，可以调控蛋白质、脂质、溶质和代谢物产物的进出，并保护细胞质免受有害线粒体产物的影响。线粒体通过不断的分裂和融合，维持线粒体形态、分布和数量，维持细胞稳态，该过程被称为线粒体动力学。线粒体自噬是机体清除细胞内功能异常的线粒体的过程，是线粒体质量控制的主要机制。线粒体动力学的病理改变可导致生物能量功能受损和线粒体介导的细胞死亡，并与多种病理机制相关，包括缺血性心肌病，糖尿病，肺动脉高压，帕金森氏病，亨廷顿氏病，骨骼肌萎缩症、阿尔茨海默病等。

线粒体大小和形状取决于它们在细胞内的位置以及不同细胞对能量的需求。当线粒体发生损伤时，它的形态和完整性会发生改变，如线粒体的数量、大小、长度和形状等。线粒体形态、结构和功能的检测对于了解线粒体的稳态以及功能状态有重要意义。

高内涵成像分析系统非常适合进行线粒体表型和结构的研究。共聚焦成像和水镜可以提高成像质量并更好地显示线粒体结构，高内涵的图像分析工具可以帮助科研工作者获得不同表型的数字特征，线粒体表型和结构重排的分析模块可用于线粒体动力学为基础的细胞研究。

结果展示

使用不同浓度的化合物，包括氯喹（抑 制线粒体循环），鱼藤酮（氧化磷酸化抑 制剂）和缬氨霉素（钾离子载体）处理 PC12（人神经母细胞瘤细胞）。将活细胞用线粒体染料 MitoTracker Orange  和 Hoechst 进行染色，利用 ImageXpress Micro Confocal 系统（Molecular Devices）进行成像，使用共聚焦模式和 40X 水镜拍摄活细胞的图像，分辨单个线粒体并检测线粒体形态变化。使用 MetaXpress 高内涵图像采集和分析软件中的 Custom Module Editor（自定义模块编辑器）分析图像，使用“Granularity”模块和“Find Fibers”模块识别圆形颗粒和细长的线粒体（图 1）。

图 1 .线粒体形状的表型分析。

Molecular Devices 高内涵成像分析系统适用于各种细胞模型中化合物的药物开发或毒性评估。不同化合物处理会导致线粒体形态变化，膜电位的损失、以及细胞的程序性死亡等。MetaXpress 软件非常适合进行线粒体形态的测定，可以定义每个对象的数量、面积、强度、长度和形状（表1，2）。使用具有共聚焦模式的 40X 水镜对细胞进行成像，MetaXpress 自定义模块编辑器分析图像（图 2）。这些检测结果可以计算剂量反应和各种化合物的有效浓度，以及用数字来表征线粒体结构动力学（图 3）。

图 2 .化合物对线粒体的作用。使用MitoTracker Orange对线粒体进行染色（ 黄色 ），对照组（A）、缬霉素（B）、鱼藤酮（C）。

使用特定浓度的化合物（氯喹，鱼藤酮和缬氨霉素）处理 PC12 细胞，对细胞进行染色和成像。通过图像分析将线粒体结构确定为“纤维”（顶部）或“颗粒”（中部），底部为线粒体染色后荧光强度的变化。EC50的值取决于四个浓度依赖性复本和参数曲线的拟合（图 3）。

图 3 .使用氯喹（绿色），鱼藤酮（红色）和缬氨霉素（蓝色）处理 PC12 细胞。EC50的值取决于四个浓度依赖性复本和参数曲线的拟合。

在分析过程中，我们比较了水镜和空气镜对图像质量和分析的影响。结果显示，使用水镜可以提高图像质量，并且通常会导致 Z' 值增加（ 表 3 ）。图 4 显示了使用自定义模块编辑对线粒体表型进行计数和分析，以评估线粒体的健康、代谢、循环、复合效应和疾病状态等。并且，自定义模块编辑可以针对特定的细胞类型或疾病模型进行进一步的调整和修改。

表 1 .用图 3 所示的曲线定量 EC50。

表 2 .不同的对照和化合物处理方法的比较。上面四列数据分别是对照，10 um 的氯喹，300 nm 的鱼藤酮，和 10 nm 的缬氨酸霉素。

表 3 .与空气镜相比，水镜可以提高图像质量，获得更高的Z’值。

图 4 .自定义模块编辑器（CME）。

总结

Molecular Devices 高内涵成像分析系统适用于各种细胞模型中化合物的药物开发或毒性评估。使用高内涵成像和高级图像分析的线粒体动力学分析方法不仅可以量化线粒体的表型变化，而且这种多参数方法也可用于研究正常和病理结构变化以表征疾病模型或复合效应。

 主要特点 

• 获得高质量的图像，更好地显示线粒体形状和结构的变化

• 以更有效、更精确的方式量化和测量线粒体的表型变化

• 了解疾病的机制并评估各种细胞模型中的化合物毒性

参考文献：

[1]. Gottlieb RA, Bernstein D. Mitochondrial remodeling: Rearranging, recycling, and reprogramming. Cell Calcium, 2016, 60(2): 88–101.

[2]. Yoon Y, Krueger EW , Oswald BJ , et al. The Mitochondrial Protein hFis1 Regulates Mitochondrial Fission in Mammalian Cells through an Interaction with the Dynamin-Like Protein DLP1. Molecular & Cellular Biology, 2003, 23(15):5409-5420.

[3]. McLelland GL, Soubannier V, Chen CX, et al. Parkin and PINK1 function in a vesicular trafficking pathway regulating mitochondrial quality control. Embo Journal. 2014, 33(4):282-295.

[4]. Twig G, Elorza A, Molina AJ, et al. Fission and selective fusion govern mitochondrial segregation and elimination by autophagy. Embo Journal. 2008, 27:433–446.

[5]. Longo DL , Archer SL . Mitochondrial dynamics--mitochondrial fission and fusion in human diseases. New England Journal of Medicine, 2013, 369(23):2236-2251.

[6]. Qi X, Disatnik MH, Shen N, et al. Aberrant mitochondrial fission in neurons induced by protein kinase C{delta} under oxidative stress conditions in vivo. Molecular biology of the cell. 2011, 22(2):256–265.

[7]. Yu T, Sheu SS, Robotham JL, Yoon Y. Mitochondrial fission mediates high glucose-induced cell death through elevated production of reactive oxygen species. Cardiovascular Research. 2008, 79:341–351.

[8]. Ong SB, Subrayan S, Lim SY, et al. Inhibiting Mitochondrial Fission Protects the Heart Against Ischemia/Reperfusion Injury. Circulation, 121(18), 2012-2022.

[9]. Suen DF, Norris KL, Youle RJ. Mitochondrial dynamics and apoptosis. Genes Dev. 2008, 22:1577-590.

[10]. Konopka AR, Suer MK, Wolff CA, et al. Markers of Human Skeletal Muscle Mitochondrial Biogenesis and Quality Control: Effects of Age and Aerobic Exercise Training. The Journals of Gerontology. 2014, 69(4):371-378.

由伯桢生物科技（杭州）有限公司（下称“伯桢生物”）和徕卡显微系统(上海)贸易有限公司（下称“徕卡显微系统”）联合举办的首届“徕伯杯”3D细胞培养和类器官摄影大赛，自2022年9月15日开幕以来，受到了国内3D细胞培养和类器官研究领域相关科研工作者的高度关注和一致好评。众多国内类器官相关交叉学科的专家和学生积极投稿，踊跃地提交了自己的3D细胞和类器官摄影作品。

“我们倾向于忽视大自然所提供的隐藏细节。”而在显微镜之下，细节呈递至眼前，生命之美无处不在。经过两个月的作品征集和一个半月的网络投票与专家组评审，共选出TOP前15名的优胜作品。通过这些特别的作品，我们得以窥见，被无限放大的细胞脉络，被颜色标注的关键蛋白，或是不经意间与宏观相呼应的心形，它们都呈现出生命别有的错落和精致。

目前，专家组评审阶段已正式关闭，活动进入大赛颁奖阶段。

首届“徕伯杯”3D细胞培养和类器官摄影大赛颁奖典礼将于2023年1月5日周四晚19:00，在伯桢生物“聊聊类器官”直播间和徕卡显微系统公众号直播间同步开启。本次活动邀请了数位大奖获得者出席颁奖典礼为大家分享研究成果和心路历程。

奖品展示

奖项与奖品说明：

评委组专家简介

曾艺

中国科学院

分子细胞科学卓 越创新中心

（生物化学与细胞生物学研究所）

研究员

曾艺，研究员，博士生导师，中科院上海生科院生化与细胞所研究员。获国家“杰出青年基金”、上海市“优秀学科带头人”、谈家桢“生命科学创新奖”、腾讯“科学探索奖” 。长期研究成体干细胞命运决定的调控机制，在发现新的成体干细胞的身份、建立成体干细胞的体外扩增体系、发现干细胞微环境因子方面取得一系列国际领先的研究成果。担任 eLife 期刊编辑及Development、JBC 编委, 中国干细胞生物学会委员。

章永春

上海交通大学  长聘教轨副教授

章永春，上海交通大学生命科学技术学院，长聘教轨副教授副教授，博士生导师，独立课题组组长，2020年入选上海市海外高层次人才引进计划项目。目前主持国家和上海市自然科学基金面上项目。先后于南开大学获得学士学位，美国罗切斯特大学获得博士学位，哥伦比亚大学从事博士后研究。目前课题组主要聚焦利用3D类器官、干细胞、转基因小鼠及多种分子生化手段研究消化道器官再生与癌症形成机理，探索开发肿瘤新型治 疗方案。课题组已在Nature、Cell Stem Cell等知名学术期刊发表多篇论文。

熊春阳

北京大学   教授

熊春阳，北京大学工学院力学与工程科学系教授、博士生导师。1995年于北京大学力学系获得学士学位，2000年于北京大学力学系固体力学专业获得博士学位；2000-2002年在北大电子学系进行博士后研究，2002年留校工作至今。现为北京大学工学院力学与工程科学系教授、博士生导师，北京大学前沿交叉学科研究院兼职研究员，中国力学学会/生物医学工程学会生物力学专委会委员，中国生物医学工程学会类器官与器官芯片分会委员，中国力学学会流体力学专委会微纳尺度流动专业组委员。目前主要从事力学-材料-微纳米技术-生物医学的交叉研究，包括力生物学、力材料学、类器官工程、器官芯片等。已主持国家自然科学基金项目7项，纳米973项目子课题负责人1项，主持或参加其他国家或地方课题20余项。已发表SCI论文80余篇，申请国家发明专 利20余项。

Emmanuel Enoch K. Dzakah (Ph.D.)

伯桢生物技术总监，加纳University of Cape Coast研究生导师，中国博士后国际引进人才，中国博士后特别资助（站前）获得者，南方医科大学皮肤病医院博士后，中国科学技术大学博士，细胞与免疫学家，传染病学专家， 多年国际生物医药产业经验。研究成果包括成功制备以及生产疟疾， HIV等传染病的检测单抗与快速诊断试剂，衣原体与HIV-1共感染的机制研究，RNA 如何调控秀丽线虫的发育与寿命以及利用肿瘤类器官模型研究癌细胞起源与高频突变基因致癌效能，以第 一/通讯作者身份于国际权威期刊Genome Biology, J. Investigative Dermatology, J. Genetics and Genomics, Malaria Journal, BMC Microbiology 等发表系列研究论文。

那洁

清华大学   副教授

那洁，清华大学医学院教授， 本科毕业于北京大学医学部获医学学士学位，于美国佛吉尼亚大学获细胞生物学博士，2002前往英国剑桥大学进行博士后研究，2005年获得英国医学研究学会干细胞事业发展研究员基金。2010年回国在清华大学医学院任教。主要研究方向为干细胞与再生医学，人类多能干细胞向心血管细胞、造血干祖细胞和免疫细胞分化的调控机制，应用这些细胞制作类器官模型, 研究人类器官发育和疾病机理，促进细胞治 疗 等临床转化应用。获得科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金等的资助。在Nature、Science等国际权威刊物发表干细胞、胚胎发育、类器官方面论文70篇，他引3000余次。曾获得教育部高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)一等奖。获得若干项国家专 利。为多个国际学术刊物的审稿人，国际干细胞研究学会会员，中国动物学会生殖生物学分会委员，中国细胞生物学学会，生理学会会员。

蒋明

浙江大学   研究员

浙江大学医学院研究员，博士生导师。毕业于复旦大学生命科学学院，获得生物物理学博士学位。先后在美国罗切斯特大学、哥伦比亚大学进行研究工作。长期从事前肠起源的器官包括食管、胃和肺的干细胞在器官损伤再生及在肿瘤中的功能研究。以类器官结合动物模型，鉴定不同类型和起源的干细胞在参与损伤后再生以及在肿瘤形成过程中的作用，已发表一系列高水平SCI研究论文，包括Nature，Journal of Clinical Investigation、Developmental Cell和PNAS等多篇领域内顶 级期刊。承担科技部重 点专项和国家自然科学基金等研究课题。获得国家发明专 利1项。

黄卫人

深圳大学第 一附属医院   研究员

黄卫人，二级教授，深圳大学第 一附属医院（深圳市第二人民医院）泌尿外科，国家重 点研发计划项目首席科学家。国家地方联合肿瘤基因组临床应用关键技术工程实验室执行主任，广东省泌尿生殖肿瘤系统与合成生物学重 点实验室副主任，深圳市医学基因重编程技术重 点实验室主任。

主要从事泌尿系统肿瘤精 准医学及合成生物学应用基础研究，在包括Nature Methods、Nature Communications、Advance Science、Genome Biology、 ACS Synthetic Biology等杂志以通讯作者或者第 一作者发表SCI论文60余篇，相关成果获得深圳市自然科学奖二等奖1项，中华医学科技奖1项，获得发明专 利授权11项。

高天龙

徕卡生命科学部高级应用专员

2007年毕业于中科院生化细胞所，后从事癌症相关的细胞免疫治 疗行业多年。

2013年加入徕卡显微系统，负责生命科学领域的共聚焦、活细胞工作站、激光显微切割系统等高端显微成像系统的技术支持。

三维多细胞类球体（肿瘤球、微球、类器官）可以帮助我们在临床前药物筛选阶段更好地预测多种候选药物的潜在作用。但是，相较于二维单层培养细胞，采用三维培养细胞模型系统进行检测分析则更具挑战性。

一起来看看珀金埃尔默是如何分析3D微组织球三维体积与分区的吧！

3D微组织球的制备和成像过程

使用 CellCarrier Spheroid ULA 96 孔微孔板制备细胞球

在CellCarrier Spheroid表面极低吸附力96孔微孔板（珀金埃尔默公司，货号6055330）中接种 HeLa 细胞，细胞浓度分别为1.25E3、2.5E3与5E3。48小时后，以3.7%甲醇固定，再用DRAQ5™染料对胞核染色。如前文所述，用磷酸化组蛋白H3抗体（西格玛奥德里奇公司，货号H9908）和Alexa 546二抗体（美国生命技术公司，货号A11081）联合标记有丝分裂细胞。为达到快速成像的需求，本实验应用长工作距离物镜，使用表面低吸附力的U形96孔板直接成像。对于高分辨率深度成像试验，本实验将细胞球转入兼容高质量成像CellCarrier 384孔超微孔板（珀金埃尔默公司，货号6057300），然后利用ScaleA2试剂进行透明化处理。

“预扫描（PreciScan）”功能大大缩短图像采集时间并减小数据量

研究人员利用Harmony软件的“预扫描（PreciScan）”功能扫描拍摄所有细胞球的图像。“预扫描（PreciScan）”是一项智能图像采集功能，它可以智能识别确定各孔内目标细胞的x/y坐标位置。通过低倍预扫描、智能联机分析和高倍再扫描，生成目标细胞的高分辨率图像。再扫描可以包含z-stack多层扫描和 / 或时间序列扫描。“预扫描（PreciScan）”功能有效节省了测量和分析时间并减小了数据储存空间（例如，使用20x物镜对在384孔微孔板内培养的细胞球进行观察分析时，预扫描可帮助减少25倍的分析时间和数据储存空间；而使用40x物镜观察时，可减少100倍的分析时间和数据储存空间），Operetta CLS与Opera Phenix系统都配置有这一功能。

利用水浸物镜与光透明化技术优化成像深度

使用水浸物镜，大大提高了成像质量，特别是提升了Z轴分辨率。此外，光透明化处理进一步改善了成像深度。光透明化处理不仅提高了样品内指标的均一性，而且减少了光散射和光学像差。在此基础上，采用长波长染色（如可行）也有利于减少光散射并提高透光率，使更多的激光照射在3D样品上。因此，可显著提升成像深度和信号检测效率。

3D微组织球重构与分析

生成三维或 XYZ 轴图像

生成三维样品的 XYZ 轴或三维图像；

在三维空间中变换样品图像——旋转、缩放或平移；

导出视频——三维重建或涵盖多层平面视图的视频。

定位细胞球与胞核

使用“定位图像区域（Find Image Region）”功能定位整个细胞球；

采用局部光强阈值进行 Z 轴光衰减补偿；

选用一种“定位胞核（Find Nuclei）”方法——专门用于 3D 图像胞核分割。

计算细胞球与胞核三维指标

使用“计算形态特性参数（Calculate Morphology Properties）”工具分析细胞球和球体内单细胞的三维形态特征。

定位有丝分裂细胞

使用“定位胞核（Find Nuclei）”功能，根据局部光强阈值定位有丝分裂、 pHH3 阳性细胞；

使用“裁剪区（Clip Box）”功能生成剖视图，从内部（右侧）观察细胞球。

使用“裁剪区（Clip Box）”工具生成剖视图

进行细胞分区，分析有丝分裂细胞分布情况

计算出每个胞核到细胞球边界的Z短距离；

使用“选择区域”和“选择细胞群”功能，将胞核分成不同区域。可随意调整区域宽度；

分析每个区域有丝分裂细胞数量和空间分布差异，得到各种不同的分析数据（例如，细胞形态参数）。

使用“裁剪区（Clip Box）”工具生成剖视图

基于Harmony4.8软件的整体成像细胞球三维分析方法我们可以检测到细胞球整体的形态学特征和细胞球同心区单细胞特性。采用DRAQ5™染料（红色）和pHH3抗体（橙色）标记细胞球，然后用ScaleA2试剂进行光透明化处理5天。使用Opera Phenix或Operetta CLS系统装配的20x水浸物镜（数值孔径1.0）和间距为1µm的 z-stack模块（z轴扫描高度：300µm）记录共聚焦三维图像。Opera Phenix系统的3D成像质量Z佳。经实验发现，Operetta CLS系统在被测HeLa细胞球的成像深度和胞核检测性能方面与之不相上下。此处第4和第5步骤操作仅以Opera Phenix系统成像展示，Operetta CLS系统成像效果与之相当。

参考文献

1. Kriston-Vizi, J., Flotow, H. (2017). Getting the whole picture: high content screening using three-dimensional cellular model systems and whole animal assays. Cytometry, 91: 152–159. doi:10.1002/cyto.a.22907

2. User’ s Guide to Cell Carrier Spheroid ULA microplates. PerkinElmer.

3. Smyrek, I., Stelzer, EH. (2017) Quantitative three-dimensional evaluation of immunofluorescence staining for large whole mount spheroids with light sheet microscopy. Biomed Opt Express, 8(2): 484-499. doi: 10.1364/ BOE.8.000484

4. Hama, H., Kurakowa, H., Kawano, H. Ando, R., Shimogori, T., Noda, H., Fukami, K., Sakaue-Sawano, A., Miyawaki, A. (2011). Scale: a chemical approach for fluorescence imaging and reconstruction of transparent mouse brain. Nature Neuroscience, vol. 14: 1481–1488. doi.org/10.1038/nn.2928

5. Five top tips for a successful high-content screening assay using a 3D cell model system. PerkinElmer Brief.

6. Letzsch, S., Boettcher, K., Schreiner, A. (2018). Clearing strategies for 3D Spheroids. PerkinElmer Technical Note.

7. Boettcher, K., Schreiner, A. (2016). The benefits of automated water immersion lenses for high-content screening. PerkinElmer Technical Note.

关于珀金埃尔默：

珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

背景

骨骼肌作为人体内最丰富的组织器官，在人体各处均有身影，重量更是占到了人体的20 – 50%。得益于丰富的骨骼肌，我们能够顺利完成各种动作，成为“动”物。正因为骨骼肌如此重要，与之相对的疾病——肌肉萎缩对于生活的影响也十分严重。同时，缺乏有效的医疗药物也让该类疾病变得十分棘手。药物开发正在进行，然而现行的开发过程费用高、时间久、成功率低，使得患者不能心理上难以承受长期且不稳定的研发等待。因此为了提高临床前的药物筛选效率，3D微生理系统（Micro-physiology systems，MPS）——一种在培养皿上模拟人体生理和疾病效果的技术——逐渐被科研人员所重视。Angela Alave Reyes-Furrer等人便是在此技术上，通过生物3D打印的方式，在体外构建骨骼肌模型，希望能够用于药物筛选。

方法

作者使用瑞士regenHU生物3D打印机3DDiscovery的电磁阀喷墨打印头完成主要的打印工作。相比于经典的挤压打印方式，微型电磁阀喷墨能够有效减少打印时的剪切力，提高细胞存活率。因使用的基质胶（Matrigel）具有低温流动，高温凝固的特性，因而在打印机上搭配了水循环制冷系统，确保打印材料在低温（＜10℃）环境下喷出。使用的生物墨水分散有原代人肌肉前体细胞，打印后培养一周形成可收缩、有纹理的肌纤维，即获得了体外骨骼肌模型。期间可观察到模型体积缩小，表明肌肉细胞产生拉力（图1）。

图1 打印后细胞分化过程

结果

作者主要进行了刺激反应和收缩力两方面的测试。

对于刺激反应，作者给予肌肉模型单次电刺激，模型产生了相应的抽搐收缩（图2）。为了更真实地模拟肌肉工作，作者将单次刺激转为电脉冲系统（Electrical pulse stimulation，EPS），给予连续3 h的脉冲刺激，证实了白细胞介素-6肌因子（Interleukin-6 myokine）的表达和蛋白激酶B肥大通路（AKT hypertrophy pathway）的激活（图3）。

图2 肌肉收到刺激后收缩

图3 EPS诱导（+）的模型AKT肥大通路激活和白细胞介素-6表达于第12（d12）、16（d16）、19（d19）天的情况与控制组（-）对比：a）Thr308磷酸化比例；b）Ser473磷酸化比例；c）白细胞介素-6基因表达。统计方法：未配对t检验，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

对于收缩力，作者从刺激次数、电流大小、持续时间等方面进行了考察。分别在25 Hz、300 mA、2 ms下获得较大的收缩力值（图4）。随后的进一步实验则添加了常见的肌肉收缩促进剂（Caffeine）和肌钙蛋白激活剂Tirasemtiv（Troponin C activator），发现均能提升肌肉的收缩力（图5）。

图4 电流大小（a）、刺激次数（b）、持续时间（c）对收缩力的影响

图5 Caffeine（左）和Tirasemtiv（右）对于肌肉收缩力的提升。统计方法：未配对t检验，****p < 0.0001。

小    结

作者Angela Alave Reyes-Furrer等人首次在体外使用微生理系统重现肌肉刺激药物对于运动和收缩力地提升，这一技术非常适合于临床前的药物筛选，期待其应用于新型药物开发以医疗肌肉萎缩。

参考文献

[1] Alave Reyes-Furrer, A., De Andrade, S., Bachmann, D. et al. Matrigel 3D bioprinting of contractile human skeletal muscle models recapitulating exercise and pharmacological responses. Commun Biol 4, 1183 (2021). https://doi.org/10.1038/s42003-021-02691-0

用SPAD512S在3D成像中的应用

在从空间成像到生物医学显微镜、安全、工业检查和文化遗产等众多领域，对快速、高分辨率和低噪声3D成像的要求非常高。在这种情况下，传统的全光成像代表了3D成像领域最有前景的技术之一，因为其超高的时间分辨率：

3D成像是在30M像素分辨率下每秒7帧的单次拍摄中实现的，对于1M像素分辨率为每秒180帧；无多个传感器，近场需要耗时的扫描或干涉技术。然而常规全光成像导致分辨率损失，这通常是不可接受的。我们打破这种限制的策略包括将一个全新的和基础性的采用上一代硬件和软件解决方案。基本思想是通过使用新型传感器来利用存储在光的相关性中的信息实现一项非常雄心勃勃的任务的测量协议：高速（10–100 fps）量子全光成像（QPI）具有超低噪声和前所未有的性能分辨率和景深的组合。所开发的成像技术旨在：在成为第一个实际可用和适当的“量子”成像技术超出了经典成像模式的固有限制。除了基础感兴趣的是，该技术的量子特性允许在3D上提取信息来自极低光子通量下的光相关性的图像，从而减少场景暴露于光照。对QPI的兴趣是由潜在的相对于其他已建立的3D成像技术的优点。实际上，其他与QPI不同，方法需要精细的干涉测量，如数字测量全息显微镜或相位恢复算法，如傅里叶全息图，或快速脉冲照明，如飞行时间（TOF）成像。此外，QPI提供了无扫描显微镜模式的基础，克服了共聚焦方法。

量子全光相机有望提供全光成像的优势，主要是超快和免扫描的 3D 成像和重聚焦能 力，其性能是经典相机无法企及的。全光成像设备能够在单次拍摄中获取多视角 图像.它们的工作原理是基于对给定场景中光的空间分布和传播方向的同时测量。获取 的方向信息转化为快速 3D 成像所需的重聚焦能力、可增加的景深(DOF)和多视角 2D 图像的 并行获取。 在全光照相机中，方向检测是通过在标准数码相机的主镜头和传感器之间插 入微透镜阵列来实现的。传感器获取复合信息，该复合信息允许识别检测到的光来自 的物点和透镜点。然而，由于结构(使用微透镜阵列)和基本(高斯极限)原因，图像分辨率与获 得的方向信息成反比地降低；因此，在基于简单强度测量的设备中，在衍射极限下的全光成像 被认为是无法实现的。

图(a)传统全光成像(PI)设备的方案:物体的图像聚焦在微透镜阵列上，而每个微透镜将主透镜 的图像聚焦在后面的像素上。这种配置需要与方向分辨率的增益成比例的空间分辨率的损失；(b)显 示了相关全光成像(CPI)设置的方案，其中方向信息是通过将物体聚焦的传感器检索到的信号与收集 光源图像的传感器相关联而获得的。

为了实现全光成像，我们正在寻求一个超高性能的探测器，一个相关部分是通过用基于尖端技术的传感器(如单光子雪崩 二极管(SPAD)阵列)取代商用高分辨率传感器(如科学 cmos 和 emccd 相机)来确定的。SPAD 基本上是一个光电二极管，其反向偏置电压高于其击穿电压，因此撞击其光敏区域的单个 光子可以产生电子-空穴对，从而触发次级载流子的雪崩，并在非常短的时间尺度(皮秒) 内产生大电流。这种操作方式被称为盖革模式。SPAD 输出电压由电子电路感测并直 接转换成数字信号，进一步处理以存储光子到达和/或光子到达时间的二进制信息。从本 质上来说，SPAD 可以被看作是一个具有精密时间精度的光子-数字转换装置。SPADs 也可以 选通，以便只在短至几纳秒的时间窗口内敏感。如今，单个 SPAD 可以用作大 型阵列的构建模块，每个像素电路都包含 SPAD 和即时光子处理逻辑和互连。有几种 CMOS 工艺可供选择，可以定制关键 SPAD 性能指标和整体传感器或成像器架构.灵敏度和 填充因子有一段时间落后于科学 CMOS 或 EMccd，但近年来已大幅赶上。 根据 QPI 的要求，我们选择使用由 EPFL AQUA laboratory group 开发的 SwisSPAD2 阵 列，其特点是 512×512 像素分辨率，这是迄今为止最广泛、SPAD 阵列 之一。传感器内部由 256×512 像素的两半组成，以减少信号线上的负载和偏斜，实 现更快的操作。这是一个纯粹的二进制门控成像器，即每个像素为每帧记录 0(无光子)或 1(一个或多个光子)，读出噪声基本为零。传感器由 FPGA 控制，FPGA 产生门控电路和读出 序列的控制信号，并收集像素检测结果。在 FPGA 中，在发送到计算机/GPU 进行分析和存 储之前，可以进一步处理得到的一位图像，例如，累积成多位图像。对于准直光，通过微 透镜阵列，最大帧速率为 97.7 kfps，10.5%的自然填充因子可以提高 4-5 倍 (优化后的 模拟预计会有更高的值)；在 520 纳米(700 纳米)和 6.5 伏过量偏压下，光子探测概率为 50% (25%)。该器件还具有低噪声(室温下每像素平均暗计数率通常低于 100 cps，中值约 低 10 倍)和纳秒门控电路。

SwissSPAD2 门窗口轮廓。图中标注了转换时间和栅极宽度。栅极宽度可由用户编程，内部激 光触发模式下的最小栅极宽度为 10.8 ns。

SwissSPAD2 显微照片(左)和像素示意图(右)。像素由 11 个 NMOS 晶体管组成，7 个具有厚氧化 物，4 个具有薄氧化物栅极。像素在其存储电容器中存储二进制光子计数。像素内门定义了相对于 20 MHz 外部触发信号的时间窗口，其中像素对光子敏感。

全全光相机是一种全新的 3D 成像设备，利用 动量-位置纠缠和光子数相关性来提供全光设备典型的重新聚焦和超快速、免扫描的 3D 成像能力，以及标 准全光相机无法实现的显著增强的性能:衍射极限分辨率、大焦深和超低噪声；然而，为了使所 提出的器件的量子优势有效并吸引最终用户，需要解决两个主要挑战。首先，由于相关测量需要大量的帧 来提供可接受的信噪比，如果用商业上可获得的高分辨率相机来实现，量子全光成像(QPI)将需要几十秒 到几分钟的采集时间。第二，为了检索 3D 图像或重新聚焦 2D 图像，对这大量数据的加工需要高性能和耗 时的计算。为了应对这些挑战，我们正在开发高分辨率单光子雪崩光电二极管(SPAD)阵列和超快速电子设 备的高性能低级编程，结合压缩传感和量子层析成像算法，旨在将采集和加工时间减少两个数量级。还将 讨论开发 QPI 设备的途径。

下面我将介绍下我们昊量光电所有一款SPAD512S相机，对全光成像具有很大的帮助。

我们的相机相对其他产品具有如下优点：

1. 相机具有很高的填充因子，并且还带有微透镜。

2. 暗噪声非常小

3. 成像速度快

4. 面阵像素大，分辨率高

相关文献：

https://doi.org/10.3390/app11146414

对于定制设备像素，我们完全符合您的需求 - 我们喜欢挑战！为此，我们与业内一些供应商密切合作欢迎大家来电咨询。

如果您对SPAD512S单光子相机有兴趣，请访问上海昊量光电的官方网页查看更多SPAD512S单光子相机系列产品：

https://www.auniontech.com/details-1782.html

更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电

关于昊量光电：

上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。

您可以通过我们昊量光电的官方网站www.auniontech.com了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532。

       高内涵系统不仅仅适用于各种各样的细胞模型，对各种小型的模式生物也非常友好，通过将这些模式生物放在微孔板中，我们就可以用高内涵系统来拍摄和分析它们。本期，我们将继续介绍高内涵与这些模式生物的故事。

拟南芥

拟南芥为两年生草本，一般可长到7-40厘米，是植物学Z为常见的模式生物。其幼苗、根、茎、叶、原生质体均可在高内涵上进行自动成像和分析。

实验一

高内涵用于研究活体拟南芥全叶组织中膜运输的调节，40倍水浸式物镜对拟南芥叶片进行多层扫描，使用高内涵分析软件Harmony识别膜泡转运体，统计其数目、荧光强度、定位等参数[2]（如下图）。

秀丽隐杆线虫

秀丽隐杆线虫在遗传与发育生物学、行为与神经生物学、衰老与寿命、人类遗传性疾病都有非常重要的贡献，成虫体长为1mm，通身透明。一般首先对秀丽线虫进行麻醉，再进行高内涵拍摄。

实验一

分析不同药物处理后秀丽线虫的数量和荧光强度，10倍物镜拍摄多个视野，高内涵分析软件Harmony识别不同线虫，计数并分析线虫的荧光强度[3]（如下图）。

小型藻类

藻类的生长、繁殖与水体环境密切相关，常作为水体污染指示物，用于对水体的实时监测中。小型藻类可放置于微孔板中，通过离心使其贴底，从而进行高内涵的拍摄，根据研究内容不同，一般采用20倍-63倍水浸式物镜进行成像。很多研究中通过对叶绿体的成像来判断藻类的状态，成像过程需要设置针对叶绿素自发荧光特殊的检测方法，即通过设定激发光和发射光，定义一个新的通道（excitation 460-490nm，emission 655-705nm）。

实验一

藻类用于检测水质污染，本研究中，模拟微塑料水质污染，检验裸藻的生长状态，采用20倍水浸式物镜(NA 1.0) 进行成像，绿色为微塑料，红色为叶绿素。（如下图）

生长状态不好的裸藻叶绿素荧光强度减弱，形态发生变化。（如下图）

左图为Harmony软件识别裸藻细胞，中间图为通过形态区分形态正常的梭状裸藻（红色）和因毒性变圆的裸藻（绿色），右图为通过荧光强度区分死亡裸藻（绿色）和存活裸藻（红色）。

参考文献

2.High-throughput confocal imaging of intact live tissue enables quantification of membrane trafficking in Arabidopsis. Plant Physiol. 2010 Nov;154(3):1096-104. doi: 10.1104/pp.110.160325. Epub 2010 Sep 14.

3.Expanding the Biological Application of Fluorescent Benzothiadiazole Derivatives: A Phenotypic Screening Strategy for Anthelmintic Drug Discovery Using Caenorhabditis elegans. SLAS Discov. 2019 Aug;24(7):755-765. doi: 10.1177/2472555219851130. Epub 2019 Jun 10.

关于珀金埃尔默：

珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

生命科学研究离不开各式各样的模式生物，模式生物由于其结构简单、生活周期短、培养简单、基因组小等特点，在生物医学等领域发挥重要作用。模式生物作为材料不仅能回答生命科学研究中Z基本的生物学问题，对人类一些疾病的ZL也有借鉴意义。常见的模式生物有真菌中的酵母，低等无脊椎动物中的线虫，昆虫纲的果蝇，鱼纲的斑马鱼，哺乳纲的小鼠以及植物中的拟南芥。

高内涵系统不仅仅适用于各种各样的细胞模型，对各种小型的模式生物也非常友好，通过将这些模式生物做一些预处理，放在微孔板中，我们就可以用高内涵系统来拍摄和分析它们。本期和下期，我们将隆重介绍高内涵与这些模式生物的故事。

酵 母

常用于模式生物的酵母有两个物种：出芽酵母和裂殖酵母，以出芽酵母为例，其细胞为球形或者卵形，直径5–10μm。其繁殖的方法为出芽生殖。使用高内涵系统，可以观察和分析酵母的世代周期、蛋白定位等。

实验一

Hoechst 33342 染色酵母活细胞，通过63倍水浸式物镜拍摄酵母细胞，高内涵分析软件Harmony自动识别酵母细胞，PhenoLOGIC人工智能算法区分出芽细胞：

实验二

酵母细胞器相关蛋白的标记，红色标记整个酵母细胞，绿色为不同细胞器，高内涵分析软件Harmony可识别不同的细胞器结构，分析其荧光强度、形态学参数和纹理参数[1]。

下图为突变体中蛋白定位发生变化[1]。

斑马鱼

斑马鱼也是成熟且常见的模式生物，常用于疾病研究中。斑马鱼成鱼体长5cm左右，幼鱼0.5-2cm，全身透明。一般首先对斑马鱼进行麻醉，再进行高内涵拍摄。

实验一

斑马鱼曲度的研究，毒性处理或一些基因突变会导致斑马鱼的曲度发生变化，高内涵分析软件Harmony可分析斑马鱼的轴向长度、曲率、弯曲角度等参数：

实验二

斑马鱼血管研究，斑马鱼全身透明，一直以来都是非常好的心血管研究模式生物，通过20倍水浸式物镜（NA1.0）对斑马鱼血管进行成像，高内涵分析软件Harmony可通过一系列算法识别荧光标记的斑马鱼血管结构，也可对血管结构做3D重构，分析血管长度、荧光强度等参数：

参考文献

1.Yeast Proteome Dynamics from Single Cell Imaging and Automated Analysis. Cell. 2015 Jun 4;161(6):1413-24. doi: 10.1016/j.cell.2015.04.051.

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      斑马鱼是一种广泛使用于科研与药物研发的模型系统，由于其与人类疾病表型的相似性而广受欢迎。许多基于成像的实验可用来测定斑马鱼的表型变化，但是图像的手动采集和分析非常繁琐且耗时。这些过程的自动化会大大提高通量及数据质量。在这里，我们展示了Operetta CLS™和Opera Phenix™如何进行高通量的斑马鱼的成像和表型分析、筛选，使您能够专注于数据评估而不是数据生成。

自动检测高分辨率图像-轻松锁定斑马鱼

      用普通显微镜对96孔板中的斑马鱼进行定位与成像非常耗时的。Harmony® 高含量分析软件融合了PreciScan™智能图像采集工具，集成低倍率预扫描工作流程，图像分析，更高的放大倍率重新扫描，可完全实现自动化，以减少采集时间和无效的数据量，并显著加快分析速度。斑马鱼的明场成像，通过PhenoLOGIC™ 人工智能使图像分割变得容易（图1和图2）。

通过机器自学习在微孔板中自动检测斑马鱼

通过智能图像识别提高检测通量

通过自动水浸镜头获取高分辨率共聚焦图像

使用Harmony® 成像和分析软件简化与流程化图像分析

图1：自动定位：使用Harmony中的PhenoLOGIC功能对斑马鱼自动定位。A-5X明场预扫描。B-PhenoLOGIC经过鼠标点击培训区分鱼（绿点）和背景（红点）C-以PhenoLOGIC为基础的鱼类识别，使用形状进一步优化，过滤去除较小的错误识别的地区。

图2：PreciScan预扫描定位下一步高倍镜扫描的区域

以20x（1.0 NA水浸镜头）扫描预扫描的定位区域。Z轴共聚焦50层的Z大投影。700张图像的采集时间<2分钟。自动检测和采集意味着无人值守。

表型的自动量化

分析基因表达模式

图3：表达CFP，GFP，YFP和mCherry标记蛋白的斑马鱼。样品由维也纳CCRI提供。

自动准确地确定形态特征

Harmony® 成像与分析软件可以轻松检测荧光强度，形态和纹理的变化。示例（图4）显示单个荧光染料可用于识别不同的身体部分。根据宽度识别头部与脊柱。等效椭圆用于描述脊柱的形状并估计其曲率。尾轴（图5）以类似的方式，自动检测尾部曲率。

图4：单一荧光染料，计算确定斑马鱼头部/尾部比例

图5：尾轴的自动检测。

在3D图像中，依旧看到细节

Harmony软件提供了3D图像的可视化样品的工具， Opera Phenix和Operetta CLS高内涵分析系统提供从1.25x到63x的各种放大倍数，63x并配备自动水浸镜头，提高灵敏度，减少深层样本成像中的光学畸变。

图6：斑马鱼尾部血管3D重构

图7：表达GFP和RFP的个体红细胞

复制右边括号链接进行下载该方案完整版资料：（www.yiqi.com/technology/file_157230.html）

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珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

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