Yokogawa Electric Corporation сообщила о выпуске CellVoyager ® CV8000, высокопроизводительной системы для цитологических исследований с расширенными функциями.
CV8000 содержит инкубатор для клеток с улучшенной герметичной конструкцией, которая облегчает наблюдение за поведением клеток в течение продолжительных промежутков времени. Помимо этого, CV8000 комплектуется программой «CellPathfinder», которая позволяет анализировать изображения непомеченных клеток и трёхмерные изображения образцов. Благодаря этим функциям, CV8000 повышает эффективность исследований по открытию новых лекарств, а также биомедицинских исследований в самых передовых областях, таких как индуцированные плюрипотентные и эмбриональные стволовые клетки.
Yokogawa представит CV8000 на конференции SLAS Europe High-Content Screening Conference 2017, которая пройдёт 19 — 20 сентября в Мадриде, Испания. Организатором этого мероприятия выступает «Общество лабораторной автоматизации и скрининга» (SLAS), всемирно известное в сфере медико-биологических наук.
Предпосылки к разработке
Системы многопараметрического анализа (HCA), способные определять новые потенциальные лекарства путём скрининга вплоть до миллиона различных составов, начинают получать широкое распространение в области открытия новых лекарств. В рамках многопараметрического анализа на клетки воздействуют проверяемыми составами, после чего изображения клеток получаются с помощью микроскопической камеры. Затем эти изображения анализируются для определения реакции клеток на составы. Системы HCA стали востребованными благодаря тому, что могут автоматически выполнять последовательности тестов. Ускоряя процесс анализа, они позволяют быстро обрабатывать большое количество исследуемых составов.
Для определения эффективности действия исследуемых составов и механизма их воздействия, клетки должны находиться под наблюдением в течение продолжительного периода времени. В связи с этим, исследователи, использующие системы HCA, должны обеспечивать среду, позволяющую инкубировать клетки и наблюдать за ними длительное время.
Для более удобного наблюдения под микроскопом, органоиды, такие как ядра и митохондрии, часто помечают флуоресцентными красками, но иногда это оказывает на клетки негативный эффект. В рамках задачи наблюдения за живыми клетками возрастает потребность в альтернативных методах, вместо флуоресцентного маркирования. Отказ от этого процесса также позволит значительно повысить производительность. Однако, из-за низкой контрастности, автоматический анализ изображений непомеченных клеток является проблематичным. Для решения этих задач и была разработана система CV8000.
Характеристики продукта
1. Усовершенствованная инкубационная среда для длительного наблюдения за живыми клетками
Для использования совместно с системами серии CellVoyager существует инкубатор с возможностью наблюдения за выращиваемыми клетками. Клетки выращивают в сотнях лунок, размещённых на микроскопических микролуночных планшетах, и обрабатывают составами, которые распределяют с помощью специального механизма. Более ранняя версия этого механизма позволяла подавать исследуемые составы в каждую из лунок, при этом получая изображения клеток, однако её конструкция не обеспечивала герметичности клеточного инкубатора. Для обеспечения герметичности компания Yokogawa модернизировала конструкцию этого механизма. В результате стало возможным поддерживать постоянный уровень CO2, что позволяет выращивать клетки в лунках в более стабильной среде. Таким образом, CV8000 идеально подходит для таких приложений, как наблюдение за кинетикой и распространением живых раковых клеток после воздействия на них различными составами или внесения генетических модификаций, а также наблюдение таких быстро протекающих явлений, как пульсация живых клеток сердечной мышцы.
2. Программное обеспечение для анализа изображений непомеченных клеток и трёхмерных изображений образцов
ПО CellPathfinder для анализа изображений было разработано специально для CV8000. Используя алгоритмы машинного обучения, это ПО может распознавать и анализировать паттерны на изображениях непомеченных клеток, получаемых с помощью светлопольных микроскопов *1. Эта функция использует технологию анализа изображений, разработанную Yokogawa в 2015 году, на основе технологии, полученной от финской компании «Chip-Man Technologies». Эта функция выполняет совмещение многочисленных снятых с разного расстояния взаимно накладывающихся светлопольных изображений клеток для получения высококонтрастного изображения. Это позволяет чётко визуализировать профиль клетки без необходимости использования фазоконтрастных линз*2. Более того, используя для этих изображений новую функцию распознавания образов, возникает возможность точно проанализировать изменения в пролиферации клеток с течением времени. Это ПО также имеет функцию анализа трёхмерных изображений для наблюдения за клетками, выращиваемыми в объёмной среде, максимально приближенной к реальным условиям. Эта функция позволяет легко оценить общий объём клеток, площадь поверхности и расположение. Для получения высокоточной количественной оценки клеток ПО CellPathfinder можно также использовать совместно с конфокальным цитометром Yokogawa CQ1 с функцией визуализации.
3. Быстрая визуализация клеток, помеченных различными цветами
В целях визуализации, органоиды клетки, такие как ядра и митохондрии, помечают различными флуоресцентными красками, и каждая из этих красок возбуждается лучом лазера, настроенного на соответствующую длину волны. Для получения изображения этих органоидов требуется использовать отдельные камеры для каждой флуоресцентной краски. Если система HCA не оснащена несколькими камерами, визуализацию необходимо повторять для каждой длины волны. CV8000 позволяет установить четыре камеры (по сравнению с тремя в модели CellVoyager CV7000). Поскольку обычно, клетки помечают не больше чем четырьмя цветами, CV8000 позволяет получать полные изображения за один снимок. По сравнению с CV7000, это сокращает время, требуемое для получения четырёхцветных изображений как минимум на 20%. Более того, непрерывная съёмка позволяет вести наблюдение за быстрыми изменениями в клетках, происходящим сразу после воздействия на клетку изучаемым составом.
Количество длин волн лазера, которые можно выбрать, увеличено с четырёх до пяти. При этом, обладая целым рядом дополнительных новых, мощных функций, размер CV8000 уменьшен на 40% а вес на 20% по сравнению с CellVoyager CV7000.
4. Диск Нипкова микроскопического размера с характеристиками на уровне лидеров отрасли
Приборы серии CellVoyager используют конфокальные диски *3 Нипкова с микролинзами. CV8000 может использовать диски с двумя различными диаметрами визирных отверстий: 25мкм и 50мкм. Диск 25 мкм позволяет выполнять наблюдение за клеточными структурами с высоким разрешением, а стандартный диск 50мкм подходит для наблюдения за клетками со слабой флуоресценцией. В зависимости от условий, пользователи могут выбирать наиболее подходящий диск для получения чётких изображений.
Основные целевые рынки
Отделы по исследованиям и разработке в составе фармацевтических компаний, институты, занимающиеся поиском новых лекарств, а также организации, занятые в базовых фармацевтических исследованиях.
Приложения
Анализ возможных составов для будущих лекарств, прикладные исследования в регенеративной медицине и поиске лекарств с применением индуцированных плюрипотентных и эмбриональных стволовых клеток, анализ функций клеток, исследования механизмов формирования тканей.
CellVoyager
Высокопроизводительная система анализа (HTS) с высокой скоростью выполняет анализ («скрининг») потенциальных составов для новых лекарств. Существует несколько методов анализа. Одновременный многопараметрический анализ (HCA) является высокоточным объективным методом анализа и опирается на использование множества параметров для анализа микроскопических изображений целевой клетки и определяет изменения, происходящие в клетке с течением времени. Этот метод скрининга и применяется в системах HCA. Продукт CellVoyager от компании Yokogawa представляет собой систему HCA, которая сопоставима по производительности с системами HTS. Для наблюдения за большим количеством образцов с высокой частотой, в системе использован конфокальный сканирующий блок, который способен наблюдать за живыми клетками в реальном времени, а также приводной механизм с прецизионной технологией позиционирования (эта технология была изначально разработана для производства полупроводников, ЖКД-панелей и т.п.). Yokogawa выпустила первое поколение CellVoyager CV6000 в 2009 году, а в 2011 вышел CellVoyager CV7000. Благодаря одним из лучших показателей в отрасли по скорости анализа *4 и разрешению*4, а также возможности непрерывно получать изображения для наблюдения за изменениями в клетках до и после воздействия на них изучаемыми составами, CellVoyager помогает ускорить открытие новых лекарств и повысить эффективность биомедицинских исследований.
*1 Широко применяемый тип микроскопа, в котором используют лампу для подсветки образцов, не помеченных флуоресцентной краской
*2 Тип линзы, используемый совместно со светлопольным микроскопом для обеспечения наблюдения с высокой контрастностью за объектами, которые в ином случае являются прозрачными
*3 Диск с множеством маленьких отверстий, расположенных на диске в форме спирали, для фокусировки лазерных лучей
*4 На основании маркетинговых исследований Yokogawa Based в сентябре 2017 г.
Более подробную информацию высокопроизводительной системе для цитологических исследований CellVoyager CV8000 смотрите здесь.
