细胞追踪升级，为每一个细胞都装上“GPS”
时间：2024-04-16 阅读：163
探索细胞的秘密舞步，是解锁生命之谜的关键。传统追踪技术，如同笨重的舞鞋，可能会扰乱细胞的自然节奏，更别提那些耗时的标记方法和手动分析的繁琐。想象一下，如果有一种“魔法”，能够无打扰地记录下每个细胞的每一个瞬间，那将会是怎样的体验？
只需一台Incucyte®实时活细胞分析系统，结合CellTraxx 软件便可自动对细胞的运动和形态进行高通量、实时的无标记追踪，轻松为每一个细胞都装上“GPS”，让您的研究跳脱传统束缚，迈入高效率的新时代。
Incucyte®在细胞培养箱内实时采集细胞影像，长时间监测细胞迁移，解析海量数据，获得高质量的细胞迁移影像。
CellTraxx 是基于Incucyte®开发的一款细胞轨迹分析软件。挪威奥斯陆大学Børge Holme利用Incucyte® 10倍物镜采集的相差通道图片，开发出了这款简单易用且支持批量细胞轨迹分析的软件[1][2]。用户仅需将Incucyte®导出的实时AVI视频导入CellTraxx（图1），软件便会自动进行“视野抖动”校正、特异性分割细胞核轮廓，并对不同时间点批量的细胞进行轨迹追踪定量。相比明场成像，Incucyte®相差通道采集的图片可以凸显细胞核的对比度，分割准确度更高。
图1. CellTraxx分析流程（a）及与轨迹追踪需要优化的定量参数（b）
目前软件单次分析可以实现对2,000个视频共约500,000个细胞的轨迹追踪，图2展示了CellTraxx导出的代表性结果。
图2. CellTraxx分析导出的结果：a）视野抖动校正后不同时间点采集的图片及细胞核信号的分割；b）图片中每个细胞在采集的时间段对应运动的轨迹图；c）进行轨迹分析的细胞比例及其细胞核直径的统计图；d）图片里不同细胞运动速度的直方图；e）细胞运动速度随检测时间的变化；f&g）在检测时间段所有细胞运动的轨迹图和图片中每个细胞运动的轨迹图
图3展示了形态和大小不同的5种细胞（RPE1、MDA-MB-231、HT1080、U2OS和PC-3）轨迹追踪结果，CellTraxx的结果与人为参与的轨迹追踪结果基本一致，说明CellTraxx对分析的细胞具有广泛的适用性。
图3. 5种不同形态的细胞CellTraxx自动和人为参与的细胞轨迹追踪结果
细胞在基质（如胶原蛋白、纤连蛋白或基质胶）内的运动可以更好地在体外模拟机体内细胞在微环境中的运动，但是基质会增加背景信号，降低对细胞的准确分割。作者检测了MDA-MB-231细胞在鼠尾胶原蛋白I内的侵袭（图4和视频1），利用Incucyte®间隔10min连续成像18h，虽然在图片里可以看到明显的基质背景信号，但CellTraxx仍可以准确地对MDA-MB-231细胞进行轨迹分析。精确定量的前提是Incucyte®在检测的108个时间点快速采集图片，聚焦都很清晰、稳定。
图4. 鼠尾胶原蛋白I内MDA-MB-231细胞运动轨迹追踪
CellTraxx软件不仅能够追踪和分析生长平面上单个细胞的随机运动轨迹，还能够应用于细胞划痕实验（视频2）。对于细胞划痕实验，Incucyte®提供image lock板+划痕器+分析软件的综合解决方案，可以帮助用户快速获得均一的创口和高重复性的结果。下图展示了平面培养（图5a和5b）和创口边缘的人前列腺癌细胞PC3（图5c和5d）在HGF（肝细胞生长因子）作用下运动轨迹的改变。两种检测模型下HGF均显著增加细胞的运动速度，但对PC3细胞运动的方向性（Directness）和前向运动指数（FMI）无影响（图5e和5f，细胞划痕实验里细胞均向创口区运动，故方向性和FMI更高）。
图5. PC3细胞平面培养随机运动和细胞划痕模型里定向运动结果
对于细胞划痕实验，Incucyte®仅需一份样本即可从创口汇合度和细胞运动速度两个角度评估细胞运动能力的改变，实现了1到2的结果输出，还可以进行细胞趋化和肿瘤球侵袭检测，是典型的一机多能。
总而言之，CellTraxx软件体现了Incucyte®实时活细胞分析系统优势：
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自动检测，提升实验效率：满足密集时间点以及长时间监测的需求，一次实验得到大量数据，解放人力，是从事细胞研究的工具
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分析简便，提升数据质量：经过优化的、向导式采集及分析软件配合荧光通道，获取多重、可靠的结果
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6板位设计，多实验同步开展：内设6个板位，可以分别独立设置检测程序，满足6组不同实验或多人实验同时检测的需求
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配套完整的试剂和工具，可以实现各种活细胞以及肿瘤球、类器官的长时间观察，以及趋化划痕迁移实验等
还是那句话，只要放好您的细胞，其他的交给Incucyte®吧！
-参考文献（点击下方文献阅读原文）-
[1] Holme, B., Bjørnerud, B., Pedersen, N.M. et al. Automated tracking of cell migration in phase contrast images with CellTraxx. Sci Rep 13, 22982 (2023)
[2] 软件地址：https://github.com/borge-holme/celltraxx_download