如何测量细胞融合度

在生命科学领域，一致性和可重复性至关重要。对于细胞生物学家来说，如果没有对细胞融合度的准确测量，这两者都无法实现。

尽管融合度是在细胞培养流程中至关重要且常规的判断，但当由不同研究人员“目测”时，甚至是同一研究人员在不同天进行判断时，融合度可能会变成一个高度主观的测量。

幸运的是，研究人员可以使用视觉融合度测量之外的替代方法，以帮助提升实验过程和结果的可重复性。

什么是细胞融合度？
为什么准确的细胞融合度很重要？
有哪些不同的方法可以测量细胞融合度？
互动挑战：你的视觉融合度估算有多准确？
图像处理工具可以让汇合度测量更快速、更一致
目视与自动化汇合度测量的区别
- 互动挑战答案

什么是细胞融合度？

细胞汇合度是一项常规测量，用于在细胞培养过程中跟踪细胞增殖。它是不是绝对的细胞数量，而是指贴壁细胞覆盖培养皿或培养瓶面积的百分比。

细胞汇合度是一个关键参数，帮助研究人员确定传代、转染或收获等下游应用（如药物处理、细胞治疗、诱导多能干细胞（iPSC）实验、分化实验等）的时机。本质上，这是维持健康细胞培养和确保实验结果准确不可或缺的一步。

过度融合尤其会导致细胞因培养基营养耗尽而产生压力或死亡，细胞也会开始争夺空间。在拥挤的环境中，细胞行为可能无法真实反映其自然的基因表达、生长或形态。细胞裂解还会释放细胞毒性碎片，而过度融合的细胞培养物通常更容易受到真菌和细菌污染——这些问题可能会不可逆转地毁坏你的培养物。

了解自动化细胞融合度测量工具

为什么准确的细胞融合度很重要？

即使在低至中等水平的细胞融合度（即 <80%）下，准确且一致的估算也有许多好处，例如：

结果一致性：在实验之间保持相同的融合度可以确保细胞处于相同的生长阶段，有助于减少结果变异性并提高可重复性
——这对于工业和制造应用尤为重要。
高效工作流程：研究人员可以更好地规划每一步流程，避免资源和时间浪费。更高的准确性意味着可以避免在错误生长期冻存或复苏时造成的细胞损失和错误。
最大效能：某些操作，如转染或药物处理，在特定融合度下效果最佳。过度融合还可能影响诸如药物发现等应用中的数据解释，使得难以确定作用来源或非特异性效应。

有哪些不同的方法可以测量细胞融合度？

考虑到以上所有因素，精确控制和测量细胞融合度对于进行可靠的实验至关重要——然而，目前估算融合度百分比的主要方法仍然是传统的“目测估算”，即通过显微镜手动观察培养物。

正如你所想象的，视觉方法常常存在不一致性。虽然50%或100%的融合度较容易估算，但大多数情况下，研究人员需要的是70%或80%的融合度，这代表着细胞活力和增殖性高——而这些估算则更难把握。一个研究者认为“70%融合”可能在另一个人眼中就是“80%”。仅仅与真实值相差百分之十，就有可能显著影响实验结果。

一些研究人员使用化学染料和酶标仪来进行更快速、定量的间接测量，但这些染料可能会对培养物造成破坏。

互动挑战：你的视觉融合度估算有多准确？

请看下面的iPSC细胞图像——在继续向下滚动页面之前，请记录你对每一帧细胞融合度的视觉估算。如果愿意，也可以让同事一起估算，以便比较各自的数值和差异。（继续阅读，后文将公布实际融合度数值！）

融合度估算挑战 #1

融合度估算挑战 #2

融合度估算挑战 #3

图像处理工具可以让汇合度测量更快速、更一致

现代图像处理工具为评估融合度提供了一个更少主观性、更一致的框架。虽然存在手动图像处理选项，但这些工具通常利用阈值分割、边缘检测、深度学习算法等方法，自动将细胞与高质量显微镜图像的背景区分开来。随后，软件可以计算细胞覆盖的总面积百分比。

迄今为止，这些工具大多需要分别使用不同设备或流程进行图像采集和融合度分析。

新推出的EVOS^TM M3000 成像系统简化了流程，是市场上首款具备实时自动细胞图像分析能力的产品。对于需要以更少（时间、设备、空间）完成更多工作的研究人员来说，EVOS M3000 是一个不错的选择；它既支持明场应用，也支持荧光应用，同时将成像和融合度分析步骤合并为一步操作。其小巧体积也非常适合标准小型超净工作台使用。