Scepter 细胞计数仪是一种手持式自动化设备，可用于计数细胞、监测细胞直径和体积，并用于检查不同培养之间细胞群体的健康状况和质量。
本文内容
摘要
摘要
细胞计数通常是体外细胞培养中必要但繁琐的步骤。in vitro 细胞培养中稳定的细胞浓度可确保实验的可重复性和准确性。细胞计数对于监测细胞活力和增殖速率、评估细胞永生化或转化状态、为后续实验、转染或感染接种细胞，以及准备基于细胞的检测均具有重要意义。尤其在对细胞反应进行定量测量时，细胞计数的准确性、一致性和高效性至关重要。
尽管细胞计数对速度和准确性有迫切需求，但接受调查的400名研究人员中仍有71%使用血细胞计数板进行细胞计数1。血细胞计数法虽然成本低廉，但操作繁琐，且容易受到操作者偏差和误用的影响，导致计数结果不准确。血细胞计数板由特殊的光学玻璃制成，将细胞悬液以指定体积加样后，在显微镜下进行计数。血细胞计数法中的误差来源包括：样本中细胞分布不均、细胞数量过多或过少、对某一细胞是否位于规定计数区域内的主观判断、血细胞计数板污染、不同操作者之间的差异以及加样时血细胞计数板填充速度的不一致2。
为了减轻手动计数带来的繁琐，29%的研究人员使用自动细胞计数设备进行细胞计数；这些设备包括基于成像的计数器、利用库尔特原理检测细胞的系统或流式细胞仪1。对大多数研究人员而言，使用自动化系统的主要障碍是这些大型台式仪器的价格1。
Scepter 细胞计数仪是一种自动化的手持设备，以相对较低的成本提供了库尔特计数的自动化和高准确性。该系统采用基于阻抗的颗粒检测库尔特原理3，以微型化形式结合模拟与数字硬件，实现传感、信号处理、数据存储和图形显示。一次性吸头采用微加工技术制造，内置细胞感应区，能够以亚微米和亚皮升级别的分辨率根据细胞大小和细胞体积进行区分。该设备配备精密的液体处理通道和电子元件，可将细胞群体统计结果以直方图形式直观显示。
方案
1. 细胞计数的重要性
- 细胞计数是必要但繁琐的步骤 体外 细胞培养
- 稳定的细胞浓度可确保实验的可重复性和准确性。
- 细胞计数对于监测细胞健康状况和增殖速率、评估细胞永生化或转化、为后续实验、转染或感染接种细胞，以及准备基于细胞的检测均具有重要意义。
- 尽管细胞计数需要快速且准确，但在接受调查的400名研究人员中，仍有71%使用血细胞计数板进行细胞计数。血细胞计数法虽然成本低廉，但操作繁琐，且容易受到操作者偏差和误用的影响，导致计数结果不准确。
- 血细胞计数中的误差来源包括：样本中细胞分布不均、样本中细胞过多或过少、对特定细胞是否位于规定计数区域内的主观判断、血细胞计数板污染、不同操作者之间的差异以及血细胞计数板充液速度的差异。
- 为减轻手动计数带来的枯燥性，29%的研究人员使用自动细胞计数设备进行细胞计数。然而，对大多数研究人员而言，这些大型台式仪器的价格成为其应用的障碍。
- Scepter 细胞计数仪是一种自动化的手持设备，以相对较低的成本提供了库尔特计数的自动化程度和准确性。
- 该系统采用库尔特原理，通过阻抗法在微型化装置中进行颗粒检测，并结合模拟与数字硬件实现传感、信号处理、数据存储及图形显示。
- 一次性传感器采用微加工技术制造，具有细胞感应区，可在亚微米和亚皮升级分辨率下根据细胞大小和细胞体积实现区分。
- Scepter 细胞计数仪通过精密的液体处理通道和电子元件，以直方图形式直观显示细胞群体的统计结果。
2. 细胞计数用单细胞悬液的制备
- 使用 Scepter 细胞计数器时，首先将单细胞悬液用磷酸盐缓冲液稀释。每毫升含 10,000–500,000 个细胞的浓度最为理想。
- 取 100 μL 稀释后的细胞悬液转移至 1.5 mL 微离心管中。
3. 使用 Scepter 进行细胞计数
- 按下并按住仪器背面的开关，启动 Scepter 细胞计数器，等待屏幕上的操作提示出现。
- 当屏幕提示时，将传感器安装到 Scepter 主机末端，确保电极感应面朝向仪器前方。
- Scepter 传感器包含一个精密模制的采样腔室，内置电子感应区和集成的细胞感应电极。该传感器可实现亚微米级分辨率的细胞大小区分和亚皮升级分辨率的细胞体积测量。
- 一致的传感器工程设计确保每次计数的样本体积相等，并实现准确的尺寸测量。
- 传感器安装完毕后，请根据屏幕提示依次执行计数过程的每一步操作，具体如下：
- 当屏幕显示“按住推杆开始”时，按下推杆。屏幕随后将显示“浸入传感器”。将传感器浸入细胞悬液中，然后松开推杆，以将细胞悬液吸入传感器内。
- 推杆起到电信号触发作用，会将样本及死体积液体一同吸入传感器。推杆操作的速度或精确度不像移液操作那样影响结果。此过程将持续数秒。准备就绪后，仪器会发出蜂鸣声，屏幕显示“样本已加载”。
- 样本加载至传感器后，将被牵引通过感应区以测定细胞大小和细胞体积，随后通过微通道。当完成 50 μL 样本计数后，传感器会通知仪器停止计数。
- 计数完成后，仪器屏幕将显示“计数完成。请取下并丢弃传感器”。请按照提示取下传感器并妥善丢弃。
- 随后，仪器屏幕将显示细胞大小或直径的直方图，以及每毫升的细胞浓度。
4. 数据分析
- 计数完成后，仪器上会显示直方图，此时按下切换按钮以设置门控。选择“自动设门”或“使用上一次”，可依据直方图轮廓自动设置门控，或沿用上一次计数的门控设置。
- 无论选择何种方式，均可手动调整门控以优化数据。再次按下切换按钮以选择左侧门控，并滚动切换按钮将门控调整至所需位置。
- 然后再次按下切换按钮以激活右侧门控，并滚动切换按钮将右侧门控定位。再次点击后，将显示新的细胞浓度、平均细胞体积和直径。
- 通过将切换按钮移至任一侧，还可切换显示内容，包括日期、时间、平均细胞大小和平均细胞体积。
- 仪器本身最多可存储72个直方图。要将数据上传至个人计算机，请通过显示屏上的USB接口连接仪器。
- 在计算机上，双击Scepter软件应用程序以启动软件，然后点击“连接”。所有计数数据将自动传输至软件中。
- Scepter应用软件会显示直方图，详细展示细胞群体在体积或直径上的分布情况。下载的文件可导出至Microsoft Excel，原始数据将以指定的细胞直径或细胞体积区间（bins）形式呈现。
5. 代表性结果
- 使用库尔特计数器（Coulter Counter）制备了19种不同的细胞系用于计数，并确定了理论起始浓度。随后将这些细胞悬液进一步稀释，以获得具有理论细胞浓度的细胞悬液。
- 然后使用Scepter细胞计数器测定细胞浓度。图1显示了5种代表性细胞系的5个稀释度的测量结果及其理论细胞浓度。
- 由R²值所示的高度线性表明，Scepter计数法在所测试的细胞系中具有广泛的线性工作范围，是一种可靠的细胞计数方法。
- 图2展示了Scepter计数的整体相对准确性，其中将Scepter计数获得的数据与库尔特计数获得的计数结果进行了比较。
- Scepter细胞计数的对数值相对于库尔特计数的对数值作图，结果显示，在所有测试的细胞系中，Scepter计数与库尔特计数高度一致。
- 使用Z2库尔特计数器、Scepter细胞计数器、基于自动成像的计数器（如Vi-Cell或Countless系统）以及血球计数板对19种细胞系进行了计数。
- 按照制造商的操作说明，使用相同的起始细胞悬液和相同的稀释倍数进行计数。图3所示结果表明，Scepter计数测得的细胞浓度与理论细胞浓度高度吻合，且具有高线性。
- 针对每种细胞系的每种稀释度，每种计数系统均计算了变异系数百分比（%CV）。图4显示了19种细胞系在不同细胞浓度和计数方法下的平均%CV值。
- 在工作范围内，Scepter细胞计数器比基于成像的血球计数法更精确，表现出更小的标准偏差和更低的平均变异系数。
- Scepter计数比血球计数法快十倍，也快于其他自动计数器。图5中，使用本视频所述方法对SF9、MCF7和HEK293细胞进行了计数。
- 记录了测量细胞浓度所需的平均时间。注意，每个样本仅进行一次血球计数。
- Scepter基于细胞大小进行测量，因此细胞形态的任何变化均可在直方图中体现。健康的细胞培养物呈现良好的钟形高斯分布，而状态不良的细胞发生裂解，导致直方图向左偏移（图6，左图）。
- 同样，当将50%死细胞与50%活细胞混合时，也观察到直方图的偏移（图6，右图）。
讨论
将Scepter细胞计数器的性能与其他计数方法的结果进行比较后，我们得出结论：这款新型手持式自动化细胞计数器在宽广的工作范围内可提供精确、快速且可靠的细胞计数结果。Scepter计数功能的实现得益于传感器尖端内置的精密工程技术，以及基于库尔特原理的先进计数仪器。其优异的性能表明，Scepter计数法可用于提高基于细胞的检测实验的速度并改善其可重复性。手持式设计使得用户可在细胞培养柜旁快速完成无繁琐操作的细胞计数。
披露
Kathleen Ongena、Chandreyee Das、Janet L. Smith、Sónia Gil 和 Grace Johnston 就职于 Millipore 公司，该公司生产本文所用仪器。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 配备 40 μm Scepter 传感器的手持式自动细胞计数仪 | EMD Millipore | PHCC20040 | |
| 配备 60 μm Scepter 传感器的手持式自动细胞计数仪 | EMD Millipore | PHCC20060 | |
| Scepter 传感器，60 μm | EMD Millipore | PHCC60050 | 50 个传感器套装 |
| Scepter 传感器，40 μm | EMD Millipore | PHCC40050 | 50 个传感器套装 |
| 通用电源适配器 | EMD Millipore | PHCCPOWER | |
| Scepter O 型圈套装 | EMD Millipore | PHCCOCLIP | 2 个 O 型圈和一个滤膜盖 |
参考文献
- Barghshoon, S. Cell Counting Survey. , Millipore. (2009).
- Tucker, K. G., Chalder, S., al-Rubeai, M., Thomas, C. R. Measurement of hybridoma cell number, viability, and morphology using fully automated image analysis. Enzyme Microb Technol. 16 (1), 29-35 (1994).
- Houwen, B. Fifty years of hematology innovation: the Coulter principle. , Medical Laboratory Observer. (2003).
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