细胞分化-细胞培养-细胞生物学-细胞形态监测-细胞成像

细胞分化

细胞分化实验常用检测方法包括细胞形态学鉴定和其表面标志物鉴定，需先对细胞进行染色或其他处理，之后用显微镜或其他设备进行观察检测。该方法需要频繁拿出细胞，很难使细胞样本维持稳定的培养环境，那么有什么新方法可以弥补这种不足呢？

本文将介绍一种新方法——使用活细胞成像分析系统，置于培养箱内实时动态成像，监测细胞变化情况。

我们分析了新方法对比常用方法的优势，同时列举了一篇活细胞成像分析系统应用在细胞分化方向的高分文章，该文章发表于《iScience》期刊，获得了科研人员的认可，在细胞分化实验中被广泛使用，新方法的可靠性得到了证实。

细胞分化（cell differentiation）是同一来源的细胞在形态结构和功能特征上逐渐产生差异的过程，最终结果是细胞群体在空间上存在差异，在时间上细胞与其前体细胞的状态有所不同。细胞分化的实质是通过不同基因表达的开始或结束最终产生标志性蛋白质，细胞分化过程一般不可逆。但特殊情况下分化的细胞并不稳定，基因表达模式可能会发生可逆性变化，又回到分化状态前，该过程称为去分化（dedifferentiation）。

图1. 细胞分化示例图

在细胞培养过程中，通过流式细胞术检测分化细胞的标志性蛋白，或在显微镜下观察细胞形态学变化特征来判断细胞分化情况。该方法只能得到单个时间点检测的结果，提供有限的细胞形态或标志性蛋白变化情况，实验过程中关键时间点无法获知。且需要对细胞进行特定处理，如固定、染色等步骤，操作繁琐，加大实验难度。

那么，有什么新工具可以弥补这些不足，助力细胞分化实验呢？

奎克泰生物的JuLI™系列实时活细胞成像分析仪能够放置于培养箱内，对细胞实时观察、拍摄记录生长周期的全过程，在保持细胞生长环境稳定的情况下，同时对细胞计数、拍照，形成视频、融合度、生长曲线，提供细胞分化过程视频和量化结果。此外，JuLI™ Stage活细胞成像分析系统具有全自动X-Y-Z轴、三色荧光、自动/手动对焦、Z-Stack、图像拼接等功能，实现细胞分化过程中的实时监测和无损成像，通过明场/荧光细胞图像，基于图像分析软件，鉴定细胞形态特征。

图2. 设备在细胞培养箱内工作

研究人员可以预先设定好拍摄总时长和间隔时间，通过延时摄影监测并评估细胞分化情况，提供细胞分化量化结果。

特点

方法

传统分析方法

操作繁琐，数据结果单一

可长期放置于培养箱，保证细胞稳定生长环境，

操作简单，省时省力

新方法-活细胞成像分析系统

我们挑选了一篇使用JuLI™ Stage活细胞成像分析系统应用在细胞分化方向的代表性文章，来自沙特首所国际性大学阿卜杜拉国王科技大学生物和环境科学与工程系的研究团队在《iScience》期刊发表题为“Fine-tuned KDM1A alternative splicing regulates human cardiomyogenesis through an enzymatic-independent mechanism”的文章，研究人员发现ubKDM1A和KDM1A+2a在人类和小鼠胎儿心脏发育过程中的短暂调节。使用JuLI™ Stage记录人胚胎干细胞hESC分化为心肌细胞的过程，共拍摄72小时，用设备自带的STAT分析软件计算细胞融合度。增殖率是通过细胞随时间（小时）所占面积的变化（%）来测量的。

图3. hESC分化为心肌细胞量化结果图

参考文献

[1] Astro V, Ramirez-Calderon G, Pennucci R, Caroli J, Saera-Vila A, Cardona-Londoño K, Forastieri C, Fiacco E, Maksoud F, Alowaysi M, Sogne E, Falqui A, Gonzàlez F, Montserrat N, Battaglioli E, Mattevi A, Adamo A. Fine-tuned KDM1A alternative splicing regulates human cardiomyogenesis through an enzymatic-independent mechanism. iScience. 2022 Jun 23;25(7):104665. （IF5.8）