firefly®移液工作站助力Sanger研究所開(kāi)展高通量3D類器官實(shí)驗(yàn)

手動(dòng)和 firefly 自動(dòng)化鋪板主要通過(guò)以下幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行比較：

1. Dome中心性和形態(tài)

2. 類器官生長(zhǎng)速率

3. 孔間一致性

4. 手動(dòng)操作時(shí)間
 

結(jié)果

如Figure 2所示，firefly分配模塊在所有24個(gè)孔中均形成了球形規(guī)則、邊緣清晰的Matrigel液滴，且其位置精準(zhǔn)居中，展現(xiàn)出高度的一致性。這種優(yōu)異的均一性和定位精度，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的科研人員，在手動(dòng)操作中也難以穩(wěn)定復(fù)現(xiàn)，通常需要投入大量額外的時(shí)間和精力。

1.通過(guò) firefly 鋪板的類器官表現(xiàn)出良好的細(xì)胞活力

在為期7天的培養(yǎng)中，通過(guò)firefly系統(tǒng)鋪板的類器官在數(shù)量和面積上均呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)，且形態(tài)學(xué)分析顯示其處于健康狀態(tài)：具備預(yù)期的尺寸、密度，并形成膜相對(duì)較薄的中空結(jié)構(gòu)(Figure 5）。這些結(jié)果表明，firefly自動(dòng)化鋪板過(guò)程未對(duì)細(xì)胞活力及增殖潛力產(chǎn)生負(fù)面影響（Figure 3）。

2.手動(dòng)和 firefly 鋪板的類器官性能相當(dāng)

在類器官的生長(zhǎng)速率（數(shù)量與面積）上，firefly自動(dòng)鋪板與手動(dòng)鋪板的效果相當(dāng)（Figure 3）。在形態(tài)方面，firefly所培養(yǎng)的類器官，其整體形態(tài)與表征“圓形度”的指標(biāo)，也與手動(dòng)對(duì)照組相當(dāng)（Figure 5）。這些結(jié)果一致表明，兩種鋪板方式下類器官的生理狀態(tài)高度一致。

3.使用 firefly 進(jìn)行類器官鋪板提高了孔間一致性

在類器官數(shù)量與生長(zhǎng)面積方面，firefly 鋪板孔間的變異性（cv）均小于手動(dòng)鋪板（Figure 3. 中陰影區(qū)域?qū)Ρ龋�。最為顯著的是鋪板初始階段類器官數(shù)量的差異：盡管第 0 天時(shí)兩類鋪板的平均類器官數(shù)量相近，但手動(dòng)鋪板孔間呈現(xiàn)出顯著更高的cv（Figure 4）。一致的鋪板有利于類器官工作流程，它增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)設(shè)置的可靠性，減少了由接種環(huán)節(jié)引入的背景信號(hào)與不確定性，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更易解讀。

此外，firefly 所鋪類器官在形態(tài)與圓度上也表現(xiàn)出更低的cv（Figure 3 和Figure 5），尤其是在鋪板初期。改善的“圓形度”可能意味著更多類器官處于良好的生理健康狀態(tài)，這得益于 firefly 溫和的液體分配能力。

結(jié)論和總結(jié)

本研究表明，與手動(dòng)移液相比，firefly在接種100% Matrigel子宮內(nèi)膜類器官提供了一種更高效且可擴(kuò)展的新方法。結(jié)果顯示，firefly自動(dòng)化鋪板和接種顯著提升了孔間一致性，且在為期七天的培養(yǎng)中，類器官的生長(zhǎng)與形態(tài)表現(xiàn)與手動(dòng)對(duì)照相當(dāng)。對(duì)于需要將小體積Matrigel精確點(diǎn)樣于高密度板（96和384孔板）的高通量應(yīng)用而言，此自動(dòng)化方案優(yōu)勢(shì)尤為明顯，可有效克服手動(dòng)操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、重復(fù)性差的瓶頸。

firefly 在進(jìn)行基質(zhì)膠類器官接種時(shí)，相比于手動(dòng)操作和傳統(tǒng)工作站，具備以下優(yōu)勢(shì)：

• 對(duì)不同性質(zhì)的液體兼容性高，勝任粘稠液體，包括100% Matrigel

• 配有溫控模塊，可保持Matrigel在低溫的液體狀態(tài)下進(jìn)行細(xì)胞球接種

• 既能接種細(xì)胞和細(xì)胞換液，也能進(jìn)行給藥處理

• 分液速度快（最快30s 完成 384孔），細(xì)胞均一性高，CV值低

• 分液方式柔和，不會(huì)對(duì)形成的3D球產(chǎn)生沖擊導(dǎo)致細(xì)胞損傷或球體沖散

• 加樣定位精準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)細(xì)胞dome分布于孔的正中，便于后續(xù)高內(nèi)涵拍照觀察

• 通量可提高至96和384孔板，降低3D細(xì)胞、試劑、Matrigel等的用量，通量和效率更高

• 自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，節(jié)省人力，降低出錯(cuò)率，提高一致性和穩(wěn)定性