高效構建hiPSC系的全自動化系統isoCell助力簡化單細胞培養
人類誘導多能干細胞 (hiPSC) 是一類通過基因編輯技術（如 CRISPR-Cas9）對已經高度分化的人體細胞重新逆分化得到的多能性干細胞。hiPSC的出現為科學家構建復雜的疾病模型和推進藥物發現提供了有利的工具。
然而，傳統的hiPSC細胞系的構建與培養過程往往操作復雜且耗時耗力。特別是從異質編輯細胞池中構建的克隆hiPSC系的培養受到了傳統細胞培養方法的桎梏，很難構建一個高效的hiPSC構建與培養工作流程。此外，現有的單細胞分離和培養方法通常對細胞的處理條件苛刻，操作步驟繁瑣，不能充分保證單克隆性。
為應對hiPSC細胞系構建與培養過程中的諸多挑戰，IotaSicences公司采用了以GRID技術為核心的高度自動化的單細胞可視化分選培養系統isoCell來構建 hiPSC系的分選與培養平臺，并在不同培養基條件下對hiPSC進行了單細胞分選與培養研究。
圖1 單細胞可視化分選培養系統isoCell實物圖
以isoCell為核心的hiPSC細胞分選與培養平臺
isoCell是一款基于GRID技術的高度自動化細胞分選與培養平臺。GRID是指在細胞培養基上采用FC40液體分隔出的網格小室，體積小，光學透明度高，可以容納細胞在內生長，且各個小室之間物質不流通。isoCell系統配備了熒光和成像系統，用于在整個克隆工作流程中記錄 GRID 小室的圖像（見下圖）。isoCell 可自動執行所有液體處理步驟，包括構建 GRID、將單細胞注射到GRID小室中以及交換培養基和收獲單克隆集落。并且，isoCell可在整個工作流程中自動檢測每一個 GRID 小室，并確保每一個單克隆hiPSC細胞系來源于單個細胞。
圖2 GRID實物圖
材料與方法
在分別鋪了Laminin-521、Vitronectin-N和iMatrix 細胞培養基質的60毫米培養皿上制備的GRID網格以待使用。制備hiPSC的單細胞懸浮液，并使用 isoCell全自動地將細胞鋪在GRID上（種植）。 使用isoCell自帶的顯微鏡鑒定每個GRID室并標記每個包含單個細胞（第 0 天）的室，將該培養皿放入培養箱培養。在第3天，將標記的含有單個細胞的GRID小室加滿600 nl培養基。從第5天開始，每天觀察標記單細胞的GRID小室，并對選中的GRID小室補充培養基。最后，使用isoCell觀察并標記構成了hiPSC單細胞群落的GRID小室，使用isoCell全自動收獲標記的GRID小室中的hiPSC細胞（通常在 6-8 天之間）。
圖3 以isoCell為核心的hiPSC細胞分選與培養平臺工作流程圖
高效的hiPSCS細胞分選與培養平臺
按照上述的工作流程，利用三種不同的培養基質（包括 VTN-N、LMN-521 和 iMatrix）構建并培養了兩個獨立的hiPSC細胞系，并評估所得細胞的克隆效率。如圖4所示，兩個不同的hiPSC測試系在不同培養基質條件下，均在GRID室中顯示出非常高的克隆效率，這表明采用GRID小室低容量培養方法和細胞的自動化溫和處理可產生非常適合單細胞高效生長的培養環境。
圖4 GRID中的單細胞 hiPSC 克隆效率
（克隆效率表示培養第5天時單細胞長成細胞群落數占第0天單細胞數的百分比）
結論
以isoCell構建的hiPSC細胞分選與培養平臺可以對hiPSC細胞進行全自動化且溫和地單細胞分選與培養。通過isoCell特有的GRID小室網格技術與可視化分選相結合，可以確保每一個單克隆hiPSC細胞系均來自單個細胞，且isoCell的分選與培養條件溫和，hiPSC單克隆細胞系成活率高。
單細胞可視化分選系統isoCell的優勢：
- 全自動化流程
- 操作條件溫和，對單細胞無損傷
- 全培養、分析流程可追蹤
- 單細胞分離效率高達100%
- 單克隆細胞系構建成活率高
- 直接轉移到PCR管或96孔板
- 結構緊湊，體積小
單細胞可視化分選培養系統-isoCell已在Cell、Advanced Science、Small Methods、Nature Communications等知名期刊發表多篇文章，如下摘引了近年五篇具有代表性的文獻和大家分享。
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Oliveira N M, Wheeler J H R, Deroy C, et al. Suicidal chemotaxis in bacteria[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 7608.
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路易莎·埃姆斯，研究科學家：
The Native Antigen Company（LGC 臨床診斷集團旗下公司）
“使用 isoCell 進行單細胞克隆工作從一開始就簡單可靠，并且已無縫地融入我們的流程中。 該程序對細胞很溫和，我們看到非常好的存活率，可以篩選大量克隆。 我們收到的客戶服務是優質的。”
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