如何又快又好地完成细胞病变 (CPE) 实验

​细胞病变作用 (Cytopathic effect, 缩写CPE), 指的是由病毒感染引起的宿主细胞的活率和形态变化。最常见的CPE包括细胞的肿胀或皱缩、变圆、裂解、脱落，形成蚀斑、聚团、合胞体或内涵体等。不同种类的病毒在不同的宿主细胞中会产生不同程度的CPE, 有些会迅速破坏整个单层细胞，而有些仅会影响部分宿主细胞的形态。研究人员可以通过CPE对病毒进行定量，对中和抗体和抗病毒药物等进行检测和筛选。因此，CPE实验被广泛地应用于多种病毒的基础研究以及各类疫苗，包括新冠病毒疫苗的开发中。

如何做好CPE实验？

CPE实验的设计和操作有如下几点需要注意：

1. 宿主细胞接种密度 – 细胞通常需要覆盖整个孔底区域，以便观察病变。如果宿主细胞的密度没有接近100%，未被细胞覆盖的区域可能会对CPE的区分鉴定产生干扰
2. 病毒稀释度 – 为准确计算TCID50，需要优化最佳的病毒浓度范围以及合适的稀释梯度
3. 通量 – 传统的CPE实验通常在6或24孔板中进行。基于孔板成像的细胞分析仪可实现96甚至384孔板中的CPE检测
4. 成像 – 传统的CPE检测通常依靠肉眼或显微镜观察，缺失原始图像记录。全孔成像分析仪可以快速对整块板的所有孔进行全孔成像，获得明场和荧光细胞图片
5. 分析 – 传统的CPE分析需要经验丰富的研究人员进行人工鉴定评估，耗费时间和精力，而且很难避免人与人之间的判断差异。全孔成像分析仪的算法可通过细胞覆盖率的缺失，细胞数的减少或细胞形态的变化等自动分析CPE的程度
    

Celigo全视野细胞成像分析仪 – CPE实验分析的神器

Celigo是一款基于孔板成像的细胞分析仪，可快速对整块板的所有孔进行全孔成像，获得明场和荧光细胞图片。通过强大的内置分析软件，Celigo可对病毒蚀斑、灶斑、被感染细胞形态变化或荧光强度等进行定量评估。Celigo独特的明场算法可针对不同的病毒和宿主细胞对CPE进行准确的识别和量化。因此，研究人员不需对细胞进行任何染色标记即可通过Celigo进行高通量CPE检测分析。

• 速度：5-10分钟即可完成一块板的成像和分析

• 全面：不需消化，原位分析每一个孔里的每一个细胞

• 准确：软件统一标准进行分析，消除人与人之间的判断差异

• 便捷：可与自动化设备整合，进一步提高通量，解放人力

Celigo软件专门为病毒/疫苗相关应用开发了一套算法。针对CPE有多种分析方法，分别应对不同的病变类型，包括细胞脱落，细胞皱缩/肿胀和细胞的形态变化等。

案例1：细胞发生明显脱落

宿主细胞被细胞感染后死亡、脱落，孔底出现大片空白区域。Celigo软件可以通过纹理 (Texture) 算法识别细胞覆盖的区域，并计算细胞融合率 (Confluence)，快速分析整板每孔CPE的程度。

案例2：细胞产生皱缩，并未脱落

宿主细胞被病毒感染后发生皱缩或堆叠，颜色发暗，但未发生脱落。Celigo软件的纹理算法可通过对比度的差异区分有病变和没有病变的细胞，并计算出病变细胞的融合率。


 

案例3：细胞形变

宿主细胞被病毒感染后形态发生变化，由扁平的梭形或不规则多角形变为收敛的圆形。Celigo软件可识别每一个细胞的轮廓并计算出圆度，并通过软件内置的类流式设门功能区分梭形细胞和圆形细胞。

 

案例4：多重分析

同一个CPE实验，有时可以用多种方法进行分析。比如下图的宿主细胞被病毒感染后，有部分细胞发生了脱落，也有部分细胞发生肿胀，变得更圆更亮。Celigo可通过融合率分析，细胞计数，或细胞亮度/圆度的分析从多个层面对细胞病变进行评估，得到更全面准确的结果。

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疫情爆发以来，Celigo已被多个单位用于新冠病毒疫苗的开发和检定，以及新冠病毒药物的高通量筛选。Celigo也是多种病毒研究和疫苗开发的利器。下图是Celigo用户研究过的部分病毒名称大集合。
 

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邮箱：info@nexcelom.com.cn
 

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Nexcelom Bioscience于2003年成立于美国波士顿，是高性能细胞定量分析平台开发和商业化的领导者。作为一家全球性公司，Nexcelom在美国圣地亚哥、英国曼切斯特以及中国上海均设有分公司，负责全球范围内的业务拓展和客户支持。自2005年成功开发第一款细胞计数仪Cellometer Auto T4并得到NIH客户认可以来，已陆续开发出Cellometer®明场、荧光以及图像类流式细胞定量分析仪系列。2014年从Brooks生命科学部成功收购Celigo®S全视野原位细胞分析仪产品线，快速整合并提升公司在细胞定量技术上的研发能力。2019年Cellaca™ MX正式上线，开创了高速高通量细胞计数的先河。多年来产品被广泛应用于新药研发、免疫治疗、疫苗开发、药物评价等基础生命科学研究以及酿酒、生物能源等工艺开发。