Automated Isolation of Single Cells Using High-Resolution and Subcellular Imaging

项目总结： 将细胞的详细表型和表型特征分析与下游的分子生物学分析配对，代表了一种新的方法。 这是一个巨大的挑战，特别是在单细胞水平上。微细胞和微系统已经开发出新的技术，并实现了商业化。 CellRaft™成像系统是目前唯一可以商业化使用的系统，它意味着可以使用Brightfield对细胞进行成像。 和/或在单细胞分离和下游分子生物学分析之前进行多通道荧光检测。 有兴趣将表型DNA数据与基因组DNA分析技术在第一个单细胞水平上进行配对的公司已受雇于CellRaft。 该系统支持一系列的创新医学研究，包括干细胞分化、肿瘤细胞和生理学研究以及临床筛查。 然而，在目前商业化的CellRaft阵列中使用的材料并没有完全优化。 对于成像，高质量的材料和材料被选为其他材料性能的最佳选择，例如材料弹性体材料和细胞的热再密封和密封行为。 塑料的文化和兼容性。在第一阶段的第一阶段测试计划中，为第一阶段的CellRaft阵列测试提供了替代材料。 探索了改善光学性能的方法，如折射率协议，并减少了自发荧光。 特别是替代材料和组合，在这两个标准中都表现出了良好的性能，这导致了我们的需求。 极大地提高了手机的成像和性能。在这里，我们可以把这款手机产品的新版本称为High。 解决方案，支持或支持HR-CellRaft。我们第二阶段建议的重点是将面向更多用户的HR-CellRaft解决方案进一步商业化。 有兴趣对详细的表型成像感兴趣的人可能不会对当前的CellRaft阵列阵列(例如亚细胞)感兴趣。 蛋白质(定位、细胞器、生理学和半定量(荧光信号))以及自动化。 CellRaft测试系统和工作流程。在一个高度并行的测试程序中，我们正在开发一种高度自动化的测试仪器。 自动细胞分离和图像检索系统(AIR™)是一种利用最新技术进行单细胞成像和细胞分离的系统。 CellRaft阵列。在第二阶段，我们将实施几个新的设计和修订，以增强新空气的主要光学存储能力。 系统以及它的软件-基于图像的图像分析和算法-需要更好地利用人力资源-CellRaft的改进。 光学性能。在这里，我们将第一个新的拟议的™仪器称为Clear Air™系统。 荧光检测包括两个通道(六个而不是三个)，具有更高的放大倍率和目标(10倍，™)。 20X(20X)和40X(40X)作为反对者反对通过单一的(目标)-4X(或10X)-这是在™(空中交通系统)上发现的，并要求更高的决议。 摄像头将进一步增强图像处理系统的整体成像能力。需要对图像处理系统进行外部图像验证-CellRaft阵列图像和图像处理。 在空气清新系统的性能方面，我们已经确认了来自我们的早期采用者项目的两名调查人员。 研究人员需要独特的人力资源-CellRaft技术和清洁的空气净化系统来满足他们的需求。一个人将不会分离基于他们的单个细胞。 关于一名中国记者对蛋白质的亚细胞定位实验，第二次实验将分离出具有不同水平转基因的细胞。 表达，随着两个群体将这些表型观察结果耦合到下游的单个细胞和分子。 分析。在我们的HR-CellRaft和他们改进了的光学系统中，我们的晴朗空气净化系统满足了一个紧急的需求。 未得到满足的是，需要将高分辨率的表型DNA成像技术与下游的单核细胞的分子生物学分析技术相匹配。

PROJECT SUMMARY  Pairing  detailed  phenotypic  characterization  of  cells  with  downstream  molecular  analysis  represents  a  significant challenge, especially at the level of single cells. Cell Microsystems has developed and commercialized  the CellRaft™ System, which is currently the only commercially available means of imaging cells using brightfield  and/or multi-­‐‑channel fluorescence prior to single cell isolation and downstream molecular analysis. Investigators  interested in pairing phenotypic data with genomic analysis at the single cell level have employed the CellRaft  System for a range of innovative studies including stem cell differentiation, tumor cell physiology and screening  of neurons. However, the materials used in the currently commercially available CellRaft Arrays are not optimized  for imaging quality and were selected for other properties such as the re-­‐‑sealing behavior of the elastomer and cell  culture compatibility of the plastic. During the Phase I program, alternative materials for the CellRaft Array were  explored for improved optical properties such as refractive index agreement and reduced autofluorescence. One  particular  alternative  materials  combination  exhibited  favorable  performance  in  both  criteria  leading  to  dramatically  improved  cell  imaging  performance.  Here,  we  refer  to  this  version  of  the  product  as  the  High  Resolution,  or  HR-­‐‑CellRaft.  The  focus  of  our  Phase  II  proposal  is  to  commercialize  the  HR-­‐‑CellRaft  for  users  interested  in  pairing  detailed  phenotypic  imaging  not  possible  on  the  current  CellRaft  Array  (e.g.  subcellular  protein  localization,  organelle  physiology,  and  semi-­‐‑quantitative  fluorescent  signals),  as  well  as  automate  the  CellRaft  System  workflow.  In  a  parallel  program,  we  are  developing  a  highly  automated  instrument,  the  Automated  Isolation  and  Retrieval  (AIR™)  System  for  single  cell  imaging  and  isolation  employing  the  current  CellRaft Array. During Phase II we will implement several design revisions to the optical capabilities of the AIR  System  as  well  as  its  software-­‐‑based  image  analysis  algorithms  to  better  leverage  the  HR-­‐‑CellRaft’s  improved  optical  properties.  The  new  proposed  instrument  is  referred  to  here  as  the  CLEAR  AIR™  System.  Additional  fluorescence detection channels (six instead of three in the AIR™ System), higher magnification objectives (10X,  20X and 40X as opposed to the single objective -­‐‑ 4X or 10X -­‐‑ found on the AIR™ System) and a higher resolution  camera  will  enhance  the  imaging  capabilities  of  the  system.  For  external  validation  of  HR-­‐‑CellRaft  Array  and  CLEAR  AIR  System  performance,  we  have  identified  two  investigators  from  our  Early  Adopter  Program  with  research needs uniquely satisfied by the HR-­‐‑CellRaft and CLEAR AIR System. One will isolate single cells based  on subcellular localization of a reporter protein and the second will isolate cells with varying levels of transgene  expression,  with  both  groups  coupling  these  phenotypic  observations  to  downstream  single  cell  molecular  analysis.  The  HR-­‐‑CellRaft  and  the  improved  optical  subsystem  in  the  CLEAR  AIR  System  meets  an  urgently  unmet need for pairing high-­‐‑resolution phenotypic imaging with downstream molecular analysis of single cells.