xCELLigence RTCA S16实时无标记细胞功能分析仪是艾森(sen)生(sheng)物（ACEA Biosciences）自主研发的一款(kuan)结构紧凑(cou)的、新型细胞(bao)自动(dong)化分析系(xi)统。其(qi)核心技术是基于电阻抗传感器原理的细胞(bao)检测(ce)，能够实(shi)时(shi)检测(ce)细胞(bao)的生(sheng)长、增殖、毒性(xing)、粘附及形态(tai)变化等动(dong)态(tai)生(sheng)物学反应过(guo)程(cheng)。实(shi)验时(shi)，细胞(bao)分析仪置于CO2培养箱(xiang)内(nei)，装有xCELLigence RTCA S16软件的(de)电脑(nao)操(cao)控(kong)整个(ge)系统的(de)运行并可进行数据分(fen)析。 E-Plate16 的(de)底(di)部整(zheng)合有微(wei)金电子传感器芯片，当(dang)贴壁(bi)生(sheng)长在(zai)微(wei)电极表(biao)面(mian)的(de)细胞(bao)引(yin)起电极界面(mian)阻抗的(de)改变时(shi)，该阻抗值的(de)变化直接反(fan)映细胞(bao)的(de)生(sheng)物学状态。由此(ci)，xCELLigence RTCA S16在细(xi)胞生理状(zhuang)态(tai)下，实(shi)时(shi)、连续(xu)、定量跟踪细(xi)胞形态(tai)和(he)增殖分(fen)化(hua)改(gai)变，为细(xi)胞水平的(de)分(fen)析研究(jiu)提供了一(yi)个(ge)实(shi)时(shi)动态(tai)信息获取的(de)独特方法。xCELLigence RTCA S16细胞(bao)功能分(fen)析仪可(ke)广泛(fan)应用于细胞(bao)生(sheng)(sheng)物(wu)学、分(fen)子生(sheng)(sheng)物(wu)学、肿瘤学、生(sheng)(sheng)物(wu)化(hua)学、毒理(li)学等多(duo)种学科领(ling)域及药物(wu)筛选、研发、生(sheng)(sheng)产及质量控制过(guo)程。

_{图1.细胞阻(zu)抗装置概述在(zai)单元格添加之前和(he)之后显示单个孔(kong)的侧视图(tu)。电极和(he)电池都不被(bei)拉伸（为了(le)清晰起见，它们被(bei)放大）。在(zai)不存(cun)在(zai)电池的情况下，电流自由流动通过培养基(ji)，完(wan)成电极之间的电路(lu)。由于细胞在(zai)电极上(shang)粘附并增(zeng)殖(zhi)，电流流动受阻(zu)，提供了(le)细胞数量，细胞大小/形态以(yi)及细胞 - 基质附着质量的非常灵敏的读(du)数(shu)。}

细胞阻(zu)抗说(shuo)明

在细(xi)胞生物化学(xue)测(ce)定(ding)和(he)全(quan)身生物体(ti)内实验之间定(ding)位(wei)，基于(yu)细(xi)胞的(de)测(ce)定(ding)是(shi)基础和(he)应(ying)用生物学(xue)研究不(bu)可缺少的(de)工具。然而，许(xu)多(duo)基于(yu)细(xi)胞的(de)测(ce)定(ding)法(fa)的(de)作用通过以下(xia)方式被减少：（1）需(xu)要使用标记(ji)；（2）与连(lian)续监测不相容(rong)（即仅产(chan)生终点数(shu)据）；（3）与正交试验不(bu)相容；（ 4）无法提供客观/定量的读数。然而，这些缺(que)点(dian)都是通过非(fei)侵入性(xing)的，无标记(ji)的和实时的细(xi)胞阻抗测定来克服的。 细胞(bao)阻抗(kang)测定的(de)功(gong)能单(dan)元是融合到微量滴定板孔的(de)底部(bu)表面的(de)一组金微电极(ji)（图1）。当浸没在(zai)导电(dian)(dian)(dian)溶(rong)液（如缓冲液或标(biao)准组织培养基(ji)）中时，在(zai)这(zhei)些电(dian)(dian)(dian)极(ji)上施(shi)加电(dian)(dian)(dian)位(wei)会(hui)使(shi)电(dian)(dian)(dian)子离开负极(ji)，通过本体溶(rong)液，然后(hou)沉积(ji)到正极(ji)端以(yi)(yi)完成电(dian)(dian)(dian)路。因为这(zhei)种现象取决(jue)于电(dian)(dian)(dian)极(ji)与本体溶(rong)液相互(hu)作(zuo)用，所以(yi)(yi)在(zai)电(dian)(dian)(dian)极(ji) - 溶(rong)液界面处的粘(zhan)附细(xi)(xi)胞的存在(zai)阻碍了电子流动。该阻抗的大(da)小(xiao)取决于细(xi)(xi)胞的数量，细(xi)(xi)胞的大(da)小(xiao)和形状(zhuang)以及细(xi)(xi)胞 - 基底附着质量。重(zhong)要(yao)的是，金微(wei)电极(ji)表面(mian)和施加的电位（22 mV）都不影响细(xi)胞(bao)的健康或行为。

阻(zu)抗(kang)电极

ACEA的实时微(wei)电(dian)子(zi)检(jian)测板—E-Plate板(ban)每孔中的(de)金微电(dian)极(ji)生物传感(gan)器覆盖(gai)70-80％的表面积（取决于(yu)是(shi)否存在(zai)视野区(qu)域）。而(er)不是(shi)图1所示的(de)简化的(de)电极对，每个(ge)孔中的(de)电极被(bei)连接成形成交(jiao)错阵列的(de)“线”（图(tu)2）。这种布置可以同时监测(ce)细胞(bao)(bao)群体(ti)，从而提供精确的灵敏度：附着(zhe)于板的细胞(bao)(bao)数，细胞(bao)(bao)的大小/形态以及细胞 - 基质(zhi)附着质(zhi)量。

_{图(tu)2. ACEA实时微电(dian)子检测(ce)板(ban)}— _{E-Plate板上的阻抗电极。 （A）实时微电子检测板的每(mei)个孔中使用(yong)的叉指电极的简化示(shi)(shi)意图(tu)。电极没有(you)按比(bi)例绘制(zhi)（仅显示(shi)(shi)一些电极，为(wei)了清晰(xi)起见，它们已被放(fang)大）。虽(sui)然细胞也可(ke)以在金电极表面上(shang)可(ke)视化，但在中间的无电极区(qu)域(yu)有(you)助于显微成像（亮场，荧(ying)光等）。（B）16孔E-Plate板(ban)中单井的(de)照片。（C）放大阴(yin)影(ying)电极和未(wei)染色人(ren)体细胞的明场(chang)图像。（D）复合(he)显微镜中观察到的(de)金电极和结(jie)晶(jing)紫染色的(de)人细胞。}

实时阻力(li)跟踪说(shuo)明(ming)

使用称为细胞指数（CI）的(de)无(wu)单位(wei)参数报(bao)告了由贴壁(bi)细胞引起的(de)电子流(liu)的(de)阻抗，其中CI=(时间点n阻抗(kang)-不存在细胞时阻抗）/标(biao)称阻抗值。图3提供了在(zai)建立和运行凋亡实验过程中(zhong)实时阻抗曲(qu)线的(de)通用示例。在(zai)细(xi)(xi)胞(bao)(bao)添加(jia)到孔中(zhong)的(de)头几个小时之后，阻抗快速增加(jia)。这(zhei)是由于悬浮(fu)液中(zhong)的(de)细(xi)(xi)胞(bao)(bao)脱落，沉积在(zai)电极上并(bing)(bing)形成(cheng)局部粘连(lian)。如果(guo)添加(jia)的(de)细(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)初始数量低，并(bing)(bing)且在(zai)井底上存在(zai)空(kong)的(de)空(kong)间，则细(xi)(xi)胞(bao)(bao)将增殖，导致(zhi)CI逐渐但(dan)稳定增加(jia)。当(dang)细胞达到(dao)汇合CI值时(shi)，反映了(le)大容量介质可(ke)接近的(de)电极(ji)表面积(ji)不再改变的(de)事实。此时(shi)加入细胞凋亡诱导剂导致CI降低至(zhi)零(ling)。虽然(ran)这(zhei)个通用实例涉及细胞融(rong)合时(shi)的(de)药物(wu)添(tian)加，基(ji)于阻抗的(de)测定是(shi)非常灵(ling)活的(de)，并且还可以(yi)评估初(chu)始细胞粘附到电(dian)极(ji)的(de)速率(lv)和(he)(he)程(cheng)度，或(huo)细胞增殖的(de)速率(lv)和(he)(he)程(cheng)度。

_{图3.用(yong)于(yu)建(jian)立和运(yun)行凋亡测定的(de)通用(yong)实时阻抗曲线。 在(zai)文(wen)中解释了阻抗曲线的每个阶段(duan)及其(qi)产生(sheng)的蜂窝行为。}

上述通用示例(li)，图(tu)4显示了使用ACEA的xCELLigence实时单(dan)元(yuan)分(fen)析(xi)（RTCA）仪(yi)器中的E-Plate板中(zhong)采集的实际(ji)实时(shi)阻抗数据(ju)。 图4A显示将A549细胞(bao)添加到E-Plate板后的头两个小时的阻抗曲线(xian)，其中孔预(yu)先用不同(tong)浓度的胶(jiao)原IV包被。 虽然图4B显示了在(zai)将HeLa细胞暴(bao)露于GPCR激动剂多巴胺的最初几(ji)分(fen)钟(zhong)内发(fa)生(sheng)的细胞指(zhi)数的变化，图4C评估了在20小时内NK细(xi)胞(bao)介(jie)导的癌细(xi)胞(bao)的细(xi)胞(bao)溶解。 图4D突出显示根据药物的作(zuo)用机制可能(neng)在细胞指数(shu)中(zhong)发生(sheng)的变(bian)化。

_{图4.使用E-Plate和(he)xCELLigence RTCA仪器获得的(de)实(shi)时阻抗(kang)曲(qu)线的(de)示例。 （A）实时(shi)监测已经(jing)预先涂覆不同浓度胶原IV的E-Plate孔的A549细胞(bao)粘附。请(qing)注意阻抗值（细胞(bao)指数(shu)）与显(xian)微镜中可见的贴壁细胞(bao)数(shu)之间的相关(guan)性(xing)。 （B）暴露于不同浓度GPCR激动(dong)剂多巴胺的HeLa细(xi)胞的实时阻抗曲线。黑(hei)色箭头表示多巴(ba)胺加入的时间。 （C）用(yong)于(yu)NK细胞介导(dao)的MCF7乳(ru)腺(xian)癌(ai)细胞溶解的实时阻(zu)抗曲线。 （D）暴露于(yu)药物的A549细(xi)胞的(de)实时阻(zu)抗曲线显示各种作用机制。}

与细(xi)胞(bao)相关的抵抗(kang)力

RTCA提供细胞数量(liang)，增殖率，细胞大(da)小(xiao)/形(xing)状(zhuang)和细(xi)胞 - 底物附着质量(liang)的定量(liang)读数(shu)。由(you)于这些(xie)物理性质是数(shu)千种不同(tong)基因/蛋白质(zhi)的(de)产物，因此(ci)RTCA可以(yi)为细胞健康(kang)和行为提供非(fei)常广泛的视野。在xCELLigence仪(yi)器(qi)上已(yi)经成(cheng)功地分析了从(cong)内皮屏障功能和趋(qu)化性(xing)(xing)到丝状(zhuang)伪(wei)足动力学和免(mian)疫细胞(bao)(bao)介导的细胞(bao)(bao)溶(rong)解的一切(qie)。尽(jin)管它们的广泛性(xing)(xing)，xCELLigence测定仍(reng)然(ran)能够询问非常具(ju)体的生化(hua)和(he)(he)细胞现象。适当使用(yong)对(dui)照(zhao)和(he)(he)/或正交技术使(shi)得可以(yi)将(jiang)阻抗迹线的(de)特征(zheng)与特定的(de)细(xi)胞/分子现象相(xiang)关联。要(yao)了解如何(he)做到这一点(dian)，并且看到xCELLigence RTCA技术的敏感性和多(duo)功(gong)能(neng)性，请仔细阅读这里突出(chu)显示的许(xu)多(duo)具体应用