得益于高通量技術的廣泛應用，在過去的幾年里關于基因組學、蛋白組學、細胞組學等“組學”的研究都得到了空前的發(fā)展。科學家們從來沒有像今天這樣能夠借助各種自動化儀器設備高速、高效地對復雜的生物學現(xiàn)象進行深入細致的分析。從以往對簡單的蛋白分子間相互作用的研究，到如今對整個基因組和所有細胞信號通路調節(jié)機制的探索，高通量細胞生物學概念的產生把傳統(tǒng)的細胞生物學研究從小規(guī)模、低效率模式提升至大規(guī)模并且精確高效的階段。其中高內涵篩選技術就是高通量細胞生物學的一個典型的代表，結合計算機數(shù)據(jù)存儲和軟件分析的功能，高內涵分析平臺能夠大規(guī)模、自動化的進行各種細胞水平實驗。

 

英國TTP LabTech公司推出的Acumen eX3高內涵細胞分析平臺配備有405nm、488nm和633nm三種不同波長的固態(tài)激光發(fā)生器，兼容眾多的熒光染料。Acumen eX3具有全孔高速成像和多重熒光分析的能力，兼有CCD成像系統(tǒng)和流式細胞儀的優(yōu)點，能在10min內完成對微孔板（包括96、384、1536孔板）的整板掃描。目前，該平臺已經成功地應用于各種細胞水平的研究，包括對人類基因組RNAi文庫的篩選研究1－3，癌癥相關的研究2（包括細胞周期、細胞增殖、克隆形成、細胞毒性、凋亡、細胞粘附、血管生成、蛋白激酶等），以及干細胞分化的研究3。特別值得一提的是，AcumeneX3的高質量成像優(yōu)勢在組織切片、動物模型（如線蟲，果蠅和斑馬魚）等系統(tǒng)生物學研究領域也備受推崇。在過去短短的幾年里，Acumen eX3已經成為科研和制藥領域最為推崇的高通量細胞生物學的研究利器之一。

 

 

在RNAi技術突飛猛進的今天，它已經滲透到了生命科學研究領域的每個角落。而科學家們也不再滿足于單個基因的RNAi研究，在這個高通量、追求效率的年代，基因組范圍的RNAi研究才能讓我們更快地了解更多新基因的功能。同時RNAi對基因沉默的巨大威力讓它也迅速成為了藥物篩選的新寵，并在藥物靶點基因的鑒定上發(fā)揮著重要的作用。經過科學家的不懈努力，如今RNAi藥物已經從實驗室邁入臨床階段。

 

細胞周期調控的紊亂會引發(fā)多種疾病，特別是白血病和其他癌癥。因此，對人類細胞中參與周期調控的必需基因的研究不僅能加深對基礎生物學的了解，還可能為攻克癌癥帶來全新的診斷和治療方法。德國馬普細胞生物學和遺傳學研究所Ralf Kittler教授專注于細胞周期調控相關基因的研究，近來他的一篇將Acumen eX3用于在人類基因組RNAi文庫篩選細胞周期相關基因的研究成果也發(fā)表在了《Nature》上1。

 

為了鑒定Hela細胞中的參與細胞周期調控的基因，Kittler等在Acumen eX3平臺上開發(fā)出一種快速可靠的高通量分析方法，檢測基因組DNA的含量，作為細胞周期表型改變的初步檢測（圖1）。他們使用由內切核酸酶制備的小干擾RNA（簡稱為esiRNA），集合了數(shù)百個針對單基因的靶點，這避免反復篩選過程，能迅速實現(xiàn)基因沉默，確保脫靶效應最低。整個實驗在384孔板上進行，用17,828個基因的esiRNA庫來轉染的細胞，72小時之后固定細胞，并用碘化丙啶（Propidium Iodide）染色，隨后用Acumen eX3高內涵細胞分析儀進行掃描和分析。Acumen eX3的軟件能夠迅速定量細胞數(shù)目和subG1、G1、S、G2/M期、4N-8N和8N細胞的比率。

最終，研究人員發(fā)現(xiàn)了有1,351個參與細胞分裂過程的基因，其中包括已經發(fā)現(xiàn)但未報道與細胞周期有直接關系的基因882個，尚未被基因組數(shù)據(jù)庫確定的基因252個，以及217個已經報道與細胞分裂有關的基因。Acumen eX3的全孔掃描方式有效避免了一般的CCD高內涵系統(tǒng)只能獲取每孔中極小部分細胞，從而無法獲得全細胞數(shù)進行均一化、數(shù)據(jù)可靠性下降的缺陷（細胞在培養(yǎng)過程中分布不均勻會引起檢測的誤差）。而流式細胞儀由于其實驗方法的復雜性（細胞需要重懸），且檢測速度較慢，整個實驗時間可能需要7個月。而使用Acumen eX3無需重懸細胞，實驗周期只有7天，其中使用Acumen eX3進行掃描和數(shù)據(jù)分析僅僅占了2.5天，并且獲得了高質量的數(shù)據(jù)，模板化的分析方法避免了人工干預對實驗結果的影響。