​细胞分析和细胞培养通常被认为是生命科学中的一个独立学科。然而，在现实中，几乎没有一门学科不进行基于细胞的分析的应用，并且相关应用也在不断增长。为什么基于细胞的分析与如此广泛的学科相关？

什么是基于细胞的分析？

与分析重组蛋白或细胞裂解物的生化分析不同，基于细胞的分析检测的是活细胞或固定细胞的不同参数，如凋亡或功能基因表达（图1）。细胞的使用带来了巨大的好处：因为细胞构成了一个综合单元，可以进行功能分析，并比生化分析更好地反映整个生物体的行为和反应[1]。

基于细胞的分析用于了解基因、蛋白质或整个细胞功能以及控制这些功能的调节机制，筛选药物开发中生物过程的潜在抑制剂或诱导剂，或定位细胞内的效应或事件。

在过去的几十年中，基于细胞的分析已经从简单的2D单层贴壁培养发展到3D设置中的多细胞分析。虽然有些方法需要使用标签来实现吸光度、荧光或发光测量读数，但有些方法允许无标签评估。

BMG LABTECH微孔板读板仪为基于细胞的分析应用提供各种专用解决方案：

大气控制单元（ACU）使您能够根据基于细胞的分析的要求，完全独立地调节微孔板读板仪内的O2和CO2气体水平。从标准细胞培养条件到缺氧分析，ACU是基于活细胞的分析的理想解决方案。

直接微孔板底读取极具好处，尤其是对于基于细胞的荧光分析，在少数分析中，也可以使用发光读数，这样细胞层和检测器之间的距离以及细胞培养基的影响都将被最小化。

基于细胞的分析样本的信号强度通常很难预测——尤其是对于动力学分析，其最大信号是随着时间推移而累积的。这使得检测具有相同增益的所有样本成为问题。BMG的动态范围扩展技术（EDR）提供了测量强烈和暗淡荧光信号的能力，无需增益调整，也无需手动干预。

软件控制的试剂注射器可以在您的基于细胞的分析中以所需的注射时间、注射速度和输送量注射到6-384孔板中。这可以实现需要快速动力学的钙测定。

BMG LABTECH的各种振荡选项不仅可以保持悬浮细胞的运动，还可以增加细胞培养中的吸氧量和维持有氧条件。此外，微孔板读板仪孵育器还可以将空气温度控制在45°C或60/65°C，并延长培养时间。因此，可以在基于细胞的分析中针对每种细胞类型建立最佳温度条件。

即使使用细胞系，一个细胞也很少与另一个完全相同。BMG LABTECH的孔扫描功能允许通过平均孔内不同位置的单个测量值来补偿基于细胞的分析中的细胞异质性。使用矩阵扫描功能甚至可以提供信号的局部分辨率。

细胞自体荧光会显著影响测量结果，甚至使结果完全无法使用。由于这种自体荧光主要与绿/黄波长范围有关（图2），在基于细胞的分析中，使用红移染料可以减少细胞或其培养基的不利影响。BMG LABTECH提供专用的红移PMT，在高达900nm的红色波长范围内提供更高的灵敏度。

图2：在基于细胞的分析中负责自体荧光的内源性荧光团的荧光发射光谱。

基于细胞的分析的当前和未来趋势

CRISPR/Cas9技术彻底改变了基因及其功能的研究，因为它允许非常准确和容易的基因组编辑。CRISPR大大简化了更复杂的疾病相关细胞分析的开发，并支持研究人员通过更复杂的生物相关分析将注意力集中在更复杂的问题和异质性疾病上。

不仅使用的单个细胞的复杂性增加，整个培养系统的复杂性也在增加。除了转换到生理3D环境和包含多种细胞类型以创建共培养和研究相互依存性之外，基于细胞的分析也被引入生物反应器的动态系统中，并在所谓的微流控芯片中微型化。

参考文献

• Zang, R., Li, D., Tang, I.-C. et al, Cell-Based Assays in High-Throughput Screening for Drug Discovery, International Journal of Biotechnology for Wellness Industries, 2012, 1 (1), doi: doi.org/10.6000/1927-3037.2012.01.01.02.

• Justice, B.A., Badr, N.A., Felder, R.A., 3D cell culture opens new dimensions in cell-based assays, Drug Discovery Today, 2009, 14(1-2): 102-7, doi: 10.1016/j.drudis.2008.11.006.  

• Blay, V., Tolani, B., Ho, S.P. et al., High-Throughput Screening: today's biochemical and cell-based approaches, Drug Discovery Today, 2020, 25(10):1807-1821, doi: 10.1016/j.drudis.2020.07.024.

• Pan, C., Kumar, C., Bohl, S. et al., Comparative proteomic phenotyping of cell lines and primary cells to assess preservation of cell type-specific functions, Molecular & Cellular Proteomics, 2009, 8(3):443-50, doi 10.1074/mcp.M800258-MCP200.

• Pijuan, J., Barceló, C., Moreno, D.F. et al., In vitro Cell Migration, Invasion, and Adhesion Assays: From Cell Imaging to Data Analysis, Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2019, 14;7:107, doi: 10.3389/fcell.2019.00107

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