瑞孚迪自動化類器官全流程完整解決方案：重塑生命科學研究新范式

作者：瑞孚迪生命科學

來源：瑞孚迪

引言：類器官技術(shù)的時代機遇與產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)

在精準醫(yī)療和藥物研發(fā)領(lǐng)域，類器官技術(shù)正以前所未有的速度改變著傳統(tǒng)研究模式。這些微縮的3D器官模型能夠高度模擬人體器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能，為疾病機制研究、新藥開發(fā)和個性化治療提供了革命性的工具平臺。然而，隨著類器官技術(shù)從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，傳統(tǒng)手工操作的局限性日益凸顯：

1操作標準化難題：從組織處理到藥敏檢測的10多個關(guān)鍵步驟中，人工操作導致的批次間差異高達30%；

2人力成本激增：研究人員平均每天需投入3-5小時進行重復(fù)性操作（如換液、傳代）；

3數(shù)據(jù)追溯困境：手工記錄難以滿足規(guī)范下的完整實驗追溯要求；

4規(guī)�；�瓶頸：傳統(tǒng)低通量體系無法滿足臨床前研究對多個樣本并行處理的需求。

針對這些行業(yè)痛點，瑞孚迪（Revvity）公司基于20多年自動化經(jīng)驗，開發(fā)了多層級自動化平臺解決方案，這些方案覆蓋類器官研究全生命周期；深度融合機械自動化、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，正在重新定義類器官研究的效率標準，實現(xiàn)從手工操作到智能自動化的革命性轉(zhuǎn)變：

單機平臺：

覆蓋類器官全流程核心環(huán)節(jié)，精準高效

瑞孚迪針對類器官模型構(gòu)建、基因編輯、藥物篩選及表型分析、藥敏檢測五大關(guān)鍵流程，提供模塊化單機設(shè)備，滿足科研與臨床藥敏實驗的精準需求：

全自動高通量細胞計數(shù)儀

（Cellaca/Ascend）

Cellaca:3分鐘內(nèi)檢測24樣本，滿足細胞計數(shù)在通量、速度和準確度方面的高要求；

快速、精準的細胞健康狀態(tài)分析（細胞濃度、活率以及相關(guān)健康狀態(tài)評價），為類器官培養(yǎng)過程中提供關(guān)鍵質(zhì)量控制。

高通量全視野成像儀（Celigo）

6-1536孔板全視野成像，5分鐘內(nèi)完成整板掃描（例：96孔板全視野成像僅需3分鐘）；

類器官生長過程動態(tài)監(jiān)測，可一鍵獲取類器官數(shù)量、直徑、面積、熒光強度等多參數(shù)，可根據(jù)相關(guān)參數(shù)，獲取動態(tài)生長曲線。

液體處理工作站

（Janus/Fontus/Flexdrop Plus）

Janus/Fontus：靈活8通道可調(diào)間距移液頭，96/384高密度移液頭；

配有制冷、加熱震蕩及傾斜模塊，專門為類器官培養(yǎng)定制的液體處理工作站；

支持包括基質(zhì)膠預(yù)混、類器官接種、換液，以及類器官藥敏實驗的自動化藥物梯度稀釋和鋪板；

Flexdrop Plus非接觸式分液系統(tǒng)：8-50nL精準分配化合物/DMSO/細胞懸液；兼容基質(zhì)膠等高粘度樣本。

多功能酶標儀

Alpha檢測，可以實現(xiàn)對類器官培養(yǎng)過程中所釋放出來炎癥、趨化等細胞的因子的檢測，其相比傳統(tǒng)的方法，靈敏度更高，速度更快，動態(tài)范圍更寬；

發(fā)光檢測可以實現(xiàn)對類器官ATP能量代謝的檢測，從而進一步反應(yīng)藥物的效果；該檢測方法靈敏度高，操作簡單，即加即用，動態(tài)范圍寬，且檢測限極低。

高內(nèi)涵成像篩選系統(tǒng)

(Opera Phenix Plus/Operetta CLS)

利用水浸物鏡與光透明化技術(shù)優(yōu)化成像深度：提升4倍光子捕獲，降低光毒性，實現(xiàn)亞細胞級3D結(jié)構(gòu)清晰成像；

“預(yù)掃描（PreciScan）”功能大大縮短圖像采集時間并減小數(shù)據(jù)量：自動定位類器官Z軸位置，減少70%無效數(shù)據(jù)采集；

Harmony軟件一站式3D高內(nèi)涵影像方案：全自動3D微組織重構(gòu)與分析，憑借其強大的人工智能分析能力，可更快速適應(yīng)用戶自定義的自動化智能化細胞/微器官/組織成像及全方位分析需求（支持Cell Painting多靶點熒光染色，定量分析類器官空心化、EMT轉(zhuǎn)化等復(fù)雜表型海量數(shù)據(jù)挖掘）；

類器官高分辨率成像和三維重構(gòu)分析、類器官活細胞成像、類器官生長過程實時追蹤、類器官模型構(gòu)建和機制研究，以及基于類器官模型高通量表型篩選和藥物毒性評價等。

病理切片掃描儀（Hawkeye）

可用于類器官切片成像，快速實現(xiàn)組織和腫瘤微環(huán)境的成像和記錄；

對于標記較淡和折疊碎裂樣品，也可以快速鎖定樣品，精細自動對焦成像；

熒光成像速度與明場一致，實現(xiàn)5微秒瞬時20萬瓦曝光，實現(xiàn)弱信號清晰成像，同時最大程度減少光漂白。

配套的試劑及耗材

GrowDex水凝膠：無動物源成分、硬度可調(diào)，完美模擬細胞外基質(zhì)，支持類器官高重復(fù)性培養(yǎng)及細胞回收；

Lite系列螢光素酶發(fā)光檢測試劑盒：細胞毒性/增殖檢測，檢測靈敏度高；

Accell™ siRNA自遞送系統(tǒng)：無需轉(zhuǎn)染試劑，直接沉默類器官靶基因；

PhenoPlate/CellCarrier ULA微孔板：超低吸附表面設(shè)計，提升類器官成型率，專為高內(nèi)涵類器官成像優(yōu)化光學平整度；

便攜式活細胞轉(zhuǎn)運箱：市面最小巧設(shè)計，僅重6kg，內(nèi)部容積9L；在37℃、5%CO₂條件下穩(wěn)定維持≥60小時，避免樣本反復(fù)凍融；全程實時監(jiān)控環(huán)境條件；

高通量器官芯片：多技術(shù)融合創(chuàng)新，單塊標準SBS板上實現(xiàn)40個獨立腫瘤芯片并行實驗；高仿生腫瘤微環(huán)境模擬，通過微流控與3D培養(yǎng)系統(tǒng)構(gòu)建血管化腫瘤模型。

全流程整合平臺：

全流程無人值守，打通類器官產(chǎn)業(yè)化閉環(huán)

針對臨床藥敏高通量需求，瑞孚迪推出全棧自動化整合方案，實現(xiàn)“培養(yǎng)監(jiān)測篩選分析”一體化：

核心系統(tǒng)：explorer G3定制化平臺（一）

整合設(shè)備包含以下模塊：

◆ AI智能決策控制模塊

◆ 中控系統(tǒng)

◆ 機械臂模塊

◆ 自動化液體處理模塊

◆ 自動化冷凍離心模塊

◆ 自動化成像模塊

◆ 自動化培養(yǎng)箱模塊

◆ 自動化藥敏檢測模塊

全流程覆蓋：

類器官接種→培養(yǎng)/換液→類器官傳代→全孔成像質(zhì)控→類器官藥敏

核心優(yōu)勢：

靈活體積靈活孔位，24-384孔板接種/鋪膠/藥敏檢測處理/結(jié)果輸出全流程；

自動化，標準化信息匯總及物料管理，支持全流程多線程并行；

全流程數(shù)據(jù)可追溯，引導和優(yōu)化實驗流程；確保實驗結(jié)果的一致性和可重復(fù)性。

核心系統(tǒng)：explorer G3定制化平臺（二）

整合設(shè)備包含以下模塊：

◆ AI智能決策控制模塊

◆ 中控系統(tǒng)

◆ 機械臂模塊

◆ 自動化液體處理模塊

◆ 自動化離心模塊

◆ 自動化培養(yǎng)箱模塊

◆ 自動化藥敏檢測模塊

◆自動化高通量藥物表型篩選模塊

全流程覆蓋：

Matrigel自動鋪板→類器官培養(yǎng)/傳代→長時間培養(yǎng)監(jiān)測→類器官藥敏→表型篩選

核心優(yōu)勢：

多流程并行：每日啟動新批次實驗，同步處理鋪板與加藥；

臨床級通量：STX500培養(yǎng)箱支持800塊96/384孔板并行培養(yǎng)；

智能決策：Harmony分析軟件自動輸出生長曲線、EC50值及空間表型數(shù)據(jù)；Phenologics專有的機器學習技術(shù)。

核心系統(tǒng)：國產(chǎn)定制化平臺

整合設(shè)備包含以下模塊：

◆ AI智能決策控制模塊

◆ 中控系統(tǒng)

◆ 機械臂模塊

◆ 自動化液體處理模塊（內(nèi)置組織解離模塊）

◆ 自動化離心模塊

◆ 自動化成像培養(yǎng)箱模塊（內(nèi)置全孔成像儀）

◆ 自動化藥敏檢測模塊

全流程覆蓋：

樣本解離消化→類器官懸液制備→類器官接種→培養(yǎng)→箱內(nèi)質(zhì)控→藥敏檢測

核心優(yōu)勢：

培養(yǎng)箱內(nèi)成像確保類器官始終處于穩(wěn)定的培養(yǎng)環(huán)境中，減少細胞應(yīng)激反應(yīng)，支持箱內(nèi)細胞計數(shù)、活性分析等；

通量靈活，支持1~50塊培養(yǎng)板質(zhì)控+藥敏檢測全流程。

部分模塊整合平臺：

液體處理工作站+多功能酶標儀

類器官藥敏實驗的自動化；

基質(zhì)膠預(yù)混、類器官接種、換液；

藥物梯度稀釋及鋪板。

液體處理工作站+自動化冷凍離心機

實現(xiàn)自動化類器官接種，傳代，回收，凍存等關(guān)鍵流程操作；

藥物梯度稀釋及鋪板；

確保每次操作的精確性和一致性；

確保實驗操作的可靠性和可重現(xiàn)性。

高通量全孔成像（Celigo）喂板

類器官長期培養(yǎng)（Matrigel基質(zhì)）；

類器官生長狀態(tài)連續(xù)監(jiān)測（成像+培養(yǎng)）；

高通量樣本承載。

高內(nèi)涵成像及篩選喂板

支持長時間活細胞/類器官培養(yǎng)及成像；

Harmony分析軟件自動輸出生長曲線、EC50值及空間表型數(shù)據(jù)；Phenologics專有的機器學習技術(shù)；

配備plate::works™調(diào)度軟件和job::manager流程規(guī)劃軟件，支持復(fù)雜的成像流程，同時最大化成像儀的可用性和利用率；

模塊化平臺，可隨需求擴展�？蛇x擇添加液體處理工作站和其他設(shè)備，以創(chuàng)建更先進的自動化解決方案（例如，用于自動化類器官接種、培養(yǎng)基更換、功能性篩選等）。

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