ECIS細胞動態(tài)分析儀.ppt

ECIS細胞動態(tài)分析儀 深圳達科為生物公司 細胞生物學研究新技術(shù)平臺 ElectricCell SubstrateImpedanceSensing ECIS 是一種細胞行為學動態(tài)研究的技術(shù)平臺 能夠?qū)崟r 定量 無損傷 非介入地研究生長細胞形態(tài) 位置 數(shù)目等變化 三大特點 無損傷的細胞動態(tài)研究平臺 不用染色 標記 實時定量地進行測量 實時獲取數(shù)據(jù)實驗結(jié)果具有高度可重復性 而傳統(tǒng)方法對細胞動態(tài)行為多數(shù)只能采用定性研究 ECIS 技術(shù)簡介 ECIS 測量技術(shù)原理 ECIS ElectricCell substrateImpedanceSensing 從基底電極板到培養(yǎng)液的電流通過細胞層細胞數(shù)目 形態(tài)變化 細胞間 細胞與基底之間連接緊密度 細胞遷移運動等 均導致可測量的電阻值變化 細胞層電阻研究技術(shù) ECIS 基本原理 測量電極與溶液間的電阻當電極上覆蓋生長細胞時 由于這些細胞的覆蓋率 細胞間連接的緊密程度 細胞與基質(zhì)間的空間大小等因素影響 會出現(xiàn)電阻變化 上圖是直徑250um金屬圓孔電極的顯微照片 金屬表面是經(jīng)過特殊工藝處理過的 適宜細胞生長的區(qū)域中心圓孔電極周圍的黃色區(qū)域是絕緣層 絕緣層同樣很適合細胞的生長 其表面是按正常細胞培養(yǎng)板表面制作的 目前已發(fā)表過的相關(guān)文獻的細胞種類有 BAEC BPAEC Caco2 BBE ECV304 HEK LP3 MCF 7 MDCK Myoblast NRk OrbitalFibroblasts ROS17 2 8V79 WI38等數(shù)百種細胞系 細胞類型 細胞損傷和修復細胞生長和粘附細胞對藥物 刺激物和病毒感染的反應(yīng)腫瘤細胞浸潤和轉(zhuǎn)移細胞微運動細胞趨化流動狀態(tài)下的細胞行為不同氧環(huán)境下細胞生長的研究 ECIS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 ECIS 在損傷修復實驗中的應(yīng)用 傳統(tǒng)的損傷修復實驗 劃痕實驗人為因素的影響實驗結(jié)果難于評估 ECIS損傷修復實驗 操作自動化實驗的高度重復性實時定量地監(jiān)測細胞損傷修復過程 數(shù)據(jù)便于統(tǒng)計分析 ElectricalWound healingForCellsinvitroCharlesR Keese etc Nov24 2003PNAS X軸 時間Y軸 細胞電阻 上圖 BS C 1細胞按1 25X105 cm2加入六孔電極板 細胞逐漸生長至覆蓋全板 下圖 三個孔的細胞損傷修復實驗 第一個孔未作電擊第二個孔以3V40KHz10秒電擊第三個孔以3V40KHz30秒電擊然后觀察細胞電擊損傷后逐漸修復生長的情況 PNAS 101 1554 1559 2003 用相差顯微鏡觀察MDCK細胞ECIS損傷修復實驗的變化 a 電擊前e 電擊前活細胞染色 紅色代表死細胞 b 電擊后即刻觀察f 電擊后即刻活細胞染色c d 電擊后10和20小時觀察 見到細胞呈向心性生長修復 ECIS 技術(shù)測量細胞生長 比較BSC 1細胞和NRK細胞不同的生長曲線 軟骨細胞生長的連續(xù)監(jiān)控 ECIS 在細胞 基底膜相互作用方面的研究 細胞外基質(zhì)和細胞粘附生長的關(guān)系 WI 38細胞在不同基質(zhì)上的生長情況 四孔電極板分別包被 層粘連蛋白 Laminin 血清 Serum 彈性蛋白 Elastin 纖粘連蛋白 Fibronectin 上圖 不同基質(zhì)對細胞生長促進作用不同 新方法研究細胞在不同基質(zhì)表面粘附生長的快慢程度 productreviewNature 366 591 592 1993 CellSpreading MDCKIIcellsinoculatedonelectrodespre coatedwithvariousproteinsFNfibronectinLAMlamininVNvitronectinBSAbovineserumalbumin Confluent Cell free FromWegener et al Exp CellResearch2000 VN LAM FN BSA Measurementsofendothelialcell to cellandcell to substrategapsandmicromechanicalpropertiesofendothelialcellsduringmonocyteadhesionNoriyukiKataoka etc 99 24 2002PNAS ECIS同時測量HUVEC細胞 1細胞層總電阻2細胞與細胞間連接的電阻3細胞層與基底膜間的電阻 細胞層總電阻 細胞間電阻 細胞與基底膜間電阻 說明 ECIS儀器具備獨特的功能 能單獨測量細胞層與基底膜間的電導 通過公式將電導換算成電阻 就得到了細胞層與基底膜間的單獨電阻 細胞對藥物 刺激物 病毒感染的反應(yīng) 細胞浸潤遷移的研究 ECIS新方法先在電極板上鋪內(nèi)皮細胞形成單層 然后再加入遷移細胞 研究其侵襲轉(zhuǎn)移以及對內(nèi)皮層細胞的破壞能力 比起傳統(tǒng)方法更能真實的模擬內(nèi)皮層的活性狀態(tài) 并且有連續(xù)性精確性 操作簡單 不須人工染色計數(shù)等過程 減少了誤差 ECIS 技術(shù)研究細胞侵潤 利用ECIS技術(shù)測量細胞層電阻變化 比較 AT3細胞 強侵潤性 G細胞 弱侵潤性 和對照 不添加細胞 對HUVEC內(nèi)皮細胞的侵潤 白細胞侵潤 TheLectin LikeDomainofComplementReceptor3ProtectsEndothelialBarrierFunctionfromActivatedNeutrophils1 VassilikiL Tsikitis TheJournalofImmunology 2004 173 10 血清 上圖 1 血清 下圖 MLL細胞對HUVEC細胞層的侵潤 Real TimeImpedanceAssaytoFollowtheInvasiveActivitiesofMetastaticCellsinCulture CharlesR Keese etc BioTechniques33 842 850 October2002 ECIS 技術(shù)研究細胞趨化 AutomatedReal TimeMeasurementofChemotacticCellMotilityNacimaHadjout etcBioTechniques31 1130 1138 November2001 A 以葉酸為趨化化合物 少量NC4A2細胞從電極板一側(cè) 左下 遷移 右上 測量到的細胞層電阻值變化 由圖可見 隨著細胞進入電極孔范圍 電阻值上升 隨著細胞進一步遷移出電極孔 電阻值又下降B 顯微鏡下觀察遷移過程 與電阻測定值對應(yīng) ECIS 技術(shù)研究細胞遷移 NC4A2細胞在不同葉酸濃度下的趨化速度 以及相應(yīng)細胞層電阻變化曲線 流動狀態(tài)下的細胞行為 可模擬勻速流動以及模擬脈博頻率的流動 專為流動狀態(tài)設(shè)計的ECIS電極板 不同氧環(huán)境下細胞生長的研究 細胞動態(tài)分析儀ECISZ ECISZ的性能參數(shù) SimpleimpedanceZConstantcurrentWellcapacity 16or96wellsMaximumdataacquisitionrate singlefrequency 5point secAvailablefrequencies continuouslyvariablefrom4kHzto64kHzMulti frequencymeasurements 8frequenciesrangingfrom4kHzto64kHz 10secondsperwellacquisitionrate Measurementrange 500 500kohmsReproducibility 1 Wounding Electroporationcurrent 8stepcontrolPercenterrorinmeasurement 2 10ohmsSinewavepurity betterthan1 harmonicdistortionFrequencyaccuracy within1 細胞動態(tài)分析儀ECISZtheta ECIS 96孔電極數(shù)據(jù)采集及軟件分析界面 ECISZtheta的性能參數(shù) CompleximpedanceZ RandCConstantcurrentWellcapacity 16or96wellsAbilitytomodelmulti frequencydata barrierfunction Maximumdataacquisitionrate singlefrequency 5point secAvailablefrequencies continuouslyvariablefrom50to100kHzMulti frequencymeasurements 11frequenciesrangingfrom62 5Hzto64kHz 10secondsperwellacquisitionrate Measurementrange 100 500kohms 0 2 100nFaradsReproducibility 1 Wounding Electroporationcurrent 256stepcontrolPercenterrorinmeasurement 1 Sinewavepurity 0 25 harmonicdistortionFrequencyaccuracy within0 002 部分研究領(lǐng)域 1 表皮損傷的創(chuàng)面修復及相關(guān)的藥物研發(fā) 測試2 腫瘤轉(zhuǎn)移 侵襲的基礎(chǔ)研究及相關(guān)的藥物研發(fā)3 心血管研究中關(guān)于血管內(nèi)皮的研究4 炎癥反應(yīng)中關(guān)于水腫5 腫瘤血管 淋