n         細胞質量控制

n         細胞增殖

n         化合物介導的、細胞介導的和病毒介導的細胞毒性分析

n         屏障功能

n         細胞粘附和細胞伸展

n         受體介導的信號通路         索取更多的xCELLigence產品信息

Figure 1: Schematic drawing of the interdigitated microelectrodes on the bottom of each well of the E-Plates. The interaction of adherent mammalian cells with the microelectrodes generates a cell-substrate impedance response that is proportional to the number of cells seeded in the wells, the morphology of the cells and the quality of cell attachment. The signal generated is displayed by the arbitrary unit of cell index (CI).

    為了展示xCELLigence系統在細胞分析方面的功能，以下就其幾個方面的突出應用做簡要介紹。

細胞增殖和毒性的動態監控
    利用多種癌癥細胞系模型進行的細胞增殖分析是評估不同抗癌化合物的效能的基礎分析方法之一。xCELLigence系統可用來定量和動態地檢測細胞增殖和細胞毒性。每種細胞都有獨特的增殖曲線，增殖曲線取決于接種密度。這個獨特的生長曲線可作為細胞系質量控制的測量，來確保同一實驗和不同實驗間的一致性（圖2a）。

    另外，實時的增殖數據可以指示和幫助確定每個特定細胞系的最佳處理時間段。為了展示xCELLigence系統對細胞毒性的分析功能，H460細胞接種在微孔板中，并利用xCELLigence系統來持續實時監測。在接種30個小時后，細胞分別用不同劑量的一種已知的、具有細胞毒性的蛋白酶體抑制劑MG132來處理。細胞被持續不間斷地檢測了45個小時。正如圖2b所示，xCELLigence系統的實時數據可用來評價重要的參數，比如細胞毒性的速率和發生時間以及計算時間依賴的IC50。例如，在MG132介導的細胞毒性分析中，在三個特定的時間點計算IC50數據（圖2c），清楚地顯示了IC50會隨時間而變化。這些結果表明不僅在優化化合物處理時間上要小心謹慎，同樣在確定評估化合物功能的最佳時間上也要注意。除了化合物介導的細胞毒性，xCELLigence系統也同樣可應用于細胞介導以及病毒介導的細胞毒性分析。

Figure 2: (a) Dynamic proliferation curves for NIH3T3 and HT1080 cells seeded at 10,000 cells per well. Each cell line displays very distinct features: 1. cell attachment and spreading phase, 2. characteristic lag phase unique to each cell line, 3. logarithmic growth phase, and 4. confluent phase. (b) Dynamics monitoring of A549 cells treated with the proteasome inhibitor MG132 as monitored by the xCELLigence system.(c) Determination of IC50 values at three different time points after MG132 treatment

受體活性的功能監測
     G蛋白偶聯受體（GPCR）是藥物研發的重要靶點，市場上大約50%的藥物都是針對GPCR的。已知GPCR會調節肌動蛋白細胞骨架，因此可以利用這個信息來作為GPCR活性的功能和生物相關的參照。如圖3a所示，表達人H1組胺受體的CHO-K1細胞接種在E微孔板中，并用組胺刺激。組胺誘導產生了一個與肌動蛋白細胞骨架重排相關的瞬時的細胞信號（圖3b）。對組胺濃度取對數與最大細胞反應做圖，就產生了一個EC50值的劑量應答曲線（圖3c）。xCELLigence系統對于GPCR分析最大的貢獻有幾部分：首先，因為讀數是非損傷性的，細胞可以在多個時間點進行刺激評估脫敏作用和其他受體類型的干擾。第二，除了偶聯Gq亞家族G蛋白的組胺受體，表達其他偶聯Gs和Gi受體的細胞也可以用xCELLigence系統來監測。以前進行不同信號通路的GPCR分析需要幾個不同的儀器。第三也是最重要的，表達內源GPCR的細胞包括原代細胞也可以用xCELLigence系統來分析，無需過表達外源GPCR或改造細胞表達多種GPCR。這樣就可以真實評估生理條件適當的細胞類型的受體。除了GPCR，其他重要藥物靶點的受體類型，比如酪氨酸激酶受體，也可以通過xCELLigence系統來進行細胞功能的分析。

Figure 3: Functional monitoring of GPCR activation. (a) CHO-K1 cells expressing the histamine H1 receptor were seeded in E-Plates and continuously monitored. At the indicated time point the cells were treated with 100 nM histamine and the dynamic cellular response was monitored every second minute using the xCELLigence system. (b) CHO-K1 cells expressing the histamine H1 receptor were seeded in 16-well chamber slides and treated with 100 nM histamine at the same time as cells in part (a). The cells were fixed after 15 minutes and stained with FITC-Phalloidin to stain the actin cytoskeleton. The cells were photographed using a fluorescence microscope connected to a CCD camera. (c) Dose-response curve of histamine using the xCELLigence system.

細胞粘附與伸展
    細胞粘附是多個生理學和病理學進程的重要組成部分，例如傷口愈合、炎癥、血管生成和癌癥。細胞與不同生物表面的相互作用以及粘附是一個動態的綜合的過程，需要特殊細胞表面受體、結構蛋白、信號蛋白和細胞內的細胞骨架的參與。為了展示xCELLigence系統在動態監測細胞粘附上的作用，E-plate孔中包被了濃度遞增的胞外基質蛋白，纖連蛋白。另一些孔中包被了牛血清白蛋白（BSA）作為對照。將經過血清饑餓處理和溫和胰酶處理的COS-7細胞加入這些包被過的孔中，用xCELLigence系統連續監測細胞粘附和細胞伸展的過程（圖 4）。濃度遞增的纖連蛋白使細胞指數增加，而BSA則不支持細胞的粘附與伸展。因此，xCELLigence系統可以用來評估細胞骨架藥物、酶和信號蛋白抑制劑、生理上干擾或阻礙細胞粘附與伸展或干擾下游信號通路的藥劑的功效。

Figure 4: Microelectrode sensors in the bottom of the E-plates were coated with increasing concentrations of fibronectin, ranging from 0 μg/ml to 20 μg/ml. Serumstarved NIH3T3 cells were detached and then applied onto the sensors. The attachment and spreading of the cells were monitored by the xCELLigenc

      以上一些關鍵的重要的觀察數據的提供，展示了xCELLigence系統在定量的、非入侵性的、實時細胞分析上的作用。非標記技術、非損傷性的讀數以及動力學的結合最大程度地獲得高信息量和高內涵的數據，讓使用者們對他們的分析以及分析數據的質量做出很好的判斷。xCELLigence系統提供的時間分辨可以作為一個重要的工具來更好的完善分子實驗譬如基因表達圖譜，我們期待這些技術在未來的整合。

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關于羅氏應用科學部
     羅氏的診斷部門在成功收購德國寶靈曼公司（Boehringer Mannheim GmbH.）后，成立了專業服務于科學研究領域用戶的羅氏應用科學部（Roche Applied Science），憑借半個多世紀在生命科學研究領域積累的經驗，羅氏應用科學部已成為在此領域中具領先地位的試劑及系統供應商之一。從耗時少的，全自動的樣本制備系統（MagNA Lyser 和MagNA Pure），到快速精準的卡盤式LightCycler®1.5/2.0和模塊式高通量LightCycler®480系列熒光定量PCR儀，以及創新的超高通量基因組測序系統Genome Sequencer FLX Systemhe和NimbleGEN高密度DNA芯片，羅氏應用科學部研究和開發了多種應用于分子生物學相關研究領域的產品――廣泛地應用在基因組學和蛋白組學研究中；同時羅氏應用科學部也提供用于生物醫藥和診斷行業方面的試劑，為用戶需求提供完整的解決方案。（編譯 生物通余亮 校對 吳青 ）