無標(biāo)記單細胞追蹤分析：HoloMonitor®全息動態(tài)解析活細胞生命軌跡

在細胞生物學(xué)研究領(lǐng)域，揭示細胞異質(zhì)性、行為模式及功能機制一直是重要的研究方向。單細胞動態(tài)追蹤作為關(guān)鍵研究方法，對于深入理解細胞特性具有不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)技術(shù)存在諸多局限性，如標(biāo)記干擾、光毒性損傷以及有限通量等問題，導(dǎo)致難以在真實微環(huán)境下對細胞進行長期觀測。
 
在此背景下，活細胞動態(tài)全息定量成像分析系統(tǒng)HoloMonitor應(yīng)運而生，它創(chuàng)新性地整合了數(shù)字全息顯微技術(shù)與自動化單細胞追蹤算法，為細胞研究提供了無標(biāo)記、全自動的單細胞動態(tài)分析平臺，有望重新定義活細胞研究模式。
 
非侵入式自動化單細胞追蹤分析方案
 
活細胞動態(tài)全息定量成像分析系統(tǒng)HoloMonitor配備智能化軟件，可對貼壁細胞進行連續(xù)、無標(biāo)記的動態(tài)監(jiān)測與追蹤，在單細胞尺度上實現(xiàn)細胞異質(zhì)性的深度解析。該系統(tǒng)基于創(chuàng)新的數(shù)字全息成像技術(shù)，無需任何標(biāo)記或染色即可精準(zhǔn)獲取細胞形態(tài)、遷移軌跡、增殖動力學(xué)等關(guān)鍵參數(shù)。此外，系統(tǒng)可選配熒光模塊，將綠色熒光維度與全息數(shù)據(jù)有機融合，構(gòu)建多模態(tài)互補的分析體系。
 
通過內(nèi)置在培養(yǎng)箱環(huán)境，HoloMonitor系統(tǒng)支持24小時不間斷觀測，在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)條件下打造了一個真正的“活細胞實時監(jiān)測平臺”。這種長期穩(wěn)定的觀測能力，結(jié)合全自動分析流程，使研究從傳統(tǒng)的靜態(tài)終點檢測跨越到動態(tài)過程解析的新階段。
 
HoloMonitor優(yōu)勢解析
1. 高效省時：自動化單細胞追蹤顯著提升分析效率
• 引導(dǎo)式操作界面大幅降低人為誤差，提升實驗效率。
• 智能追蹤算法實現(xiàn)即時數(shù)據(jù)分析和可視化呈現(xiàn)。
• 支持原始數(shù)據(jù)導(dǎo)出，滿足深度分析需求。
 
2. 非侵入性：無需細胞染色或標(biāo)記即可追蹤細胞
• 無標(biāo)記檢測技術(shù)保障細胞天然狀態(tài)。
• 培養(yǎng)箱內(nèi)原位成像保持真實微環(huán)境。
• 專為長期活細胞研究設(shè)計的完整性解決方案。
 
3. 高信息量：獲取細胞群體中每個單細胞的全面數(shù)據(jù)
• 一次實驗即可獲得更全面的分析結(jié)果。
• 單次檢測解析30+細胞形態(tài)學(xué)參數(shù)。
• 高精度運動軌跡追蹤單細胞及細胞群體動態(tài)。
 
4. 操作簡便：直觀方便的軟件為日常實驗室流程和細胞培養(yǎng)工作提供全面支持
• 專為細胞研究賦能的細胞成像與量化分析軟件。
• 多重檢測聯(lián)用技術(shù)，讓單一實驗產(chǎn)出多維數(shù)據(jù)，拓展更廣闊的研究維度。
• 一套數(shù)據(jù)多維解析： 基于原始實驗數(shù)據(jù)可額外分析增殖周期、毒性效應(yīng)及藥敏反應(yīng)等關(guān)鍵指標(biāo)。
 
HoloMonitor典型數(shù)據(jù)產(chǎn)出
1. 細胞特征圖：呈現(xiàn)詳細的動態(tài)形態(tài)學(xué)參數(shù)

熒光擴展模塊可在無標(biāo)記全息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上增加綠色熒光維度，實現(xiàn)多模態(tài)細胞行為關(guān)聯(lián)分析。
 
2. 細胞運動軌跡圖：包含運動速度、遷移路徑及遷移方向性等數(shù)據(jù)

細胞運動軌跡圖可精準(zhǔn)追蹤每個細胞的遷移路徑。
 
3. 延時圖像與視頻：記錄細胞活動的動態(tài)過程

單細胞級動力學(xué)形態(tài)數(shù)據(jù)實時追蹤，解析細胞細微變化。
 
4. 細胞譜系樹狀圖：展示所有追蹤細胞及其家族關(guān)系

細胞譜系樹狀圖完整呈現(xiàn)整個細胞家族隨時間變化的動態(tài)過程。
 
前沿應(yīng)用案例
 
案例一：3D打印生物材料評估
在高精度3D打印領(lǐng)域，開發(fā)高效低毒光引發(fā)劑是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。研究人員創(chuàng)新性地設(shè)計了一系列C1 - C5作為新型I型光引發(fā)劑。
研究顯示，這些化合物在405 nm、450 nm LED及太陽光下均表現(xiàn)出優(yōu)異的可見光吸收特性，其中C5表現(xiàn)尤為突出。分子模擬與實驗驗證表明，C5的光聚合效率顯著優(yōu)于商用光引發(fā)劑MBF、TPO和BAPO，最高提升達132%，并能實現(xiàn)高精度大尺寸3D打印。在此實驗中,Holomonitor M4系統(tǒng)評估新型I型光引發(fā)劑C5對C3H10 T1/2細胞的毒性（以TPO為對照），發(fā)現(xiàn)TPO會抑制細胞增殖、降低匯合度、減緩遷移并誘導(dǎo)凋亡，C5處理組的C3H10 T1/2細胞不僅保持健康形態(tài)和行為，其數(shù)量、匯合度及遷移速度均有顯著提升。
這些結(jié)果充分證明C5兼具高效光引發(fā)性能和優(yōu)異的生物相容性，既能滿足高精度3D打印的工藝要求，又展現(xiàn)出顯著的臨床應(yīng)用潛力，為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的3D打印應(yīng)用提供了新的材料選擇。

圖1.C5和TPO對C3H10 T1/2細胞毒性的比較
監(jiān)測指標(biāo)包括：(a)細胞數(shù)量、(b)細胞匯合度、(c)遷移速度、(d)隨時間變化的細胞形態(tài)，并對(e)C5和(f)TPO進行了單細胞追蹤分析。
 
案例二：腫瘤治療響應(yīng)研究
本研究開發(fā)了一種基于明膠/絲素蛋白復(fù)合水凝膠系統(tǒng)，并通過交聯(lián)玻連蛋白（VN）構(gòu)建了仿生3D腫瘤微環(huán)境，用于模擬侵襲性神經(jīng)母細胞瘤（NB）并評估其對西侖吉肽（CLG）的長期藥物響應(yīng)。利用HoloMonitor M4活細胞分析系統(tǒng)觀察到，CLG能顯著誘導(dǎo)MYCN擴增型SK-N-BE(2)和ALK突變型SH-SY5Y兩種NB細胞發(fā)生細胞脫落。值得注意的是，未包埋水凝膠的單層細胞持續(xù)表現(xiàn)出脫落和聚集現(xiàn)象，而3D水凝膠培養(yǎng)體系則揭示了兩種細胞系的對藥物差異化響應(yīng)：SK-N-BE(2)細胞表現(xiàn)出更強抗凋亡能力，而SH-SY5Y細胞對CLG更為敏感。
這一發(fā)現(xiàn)不僅證實了3D培養(yǎng)體系在模擬腫瘤微環(huán)境方面的優(yōu)勢，更揭示了不同基因型NB細胞抗凋亡機制差異，為神經(jīng)母細胞瘤的精準(zhǔn)治療提供新的實驗依據(jù)。