CytationTM3活細胞分析系統在本科生實踐教學中的應用

谷雨璐　趙剛　申延男　金順子

摘要：Cytation^TM3活細胞分析系統將全自動數字熒光顯微鏡和多功能微孔板檢測儀的技術整合，功能強大，本文對其特點及應用作一介紹，闡明使用中存在的問題，從多方面探討如何將其應用于本科生實踐教學中，并對教學效果提出展望。

關鍵詞：Cytation^TM 3；活細胞分析系統；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）29-0234-02

熒光顯微鏡是以紫外線為光源，用以照射被檢物體，使之發出熒光，然后在顯微鏡下觀察物體的形狀及其所在位置，常用于研究細胞內物質的吸收、運輸、及分布等。酶標儀，是酶聯免疫吸附試驗的專用儀器，可廣泛應用于核酸的定量及純度分析、蛋白定量、酶活力和動力學檢測等。目前，這兩種儀器是生物學實驗室里的常備儀器，用途廣泛，使用率高。吉林大學公共衛生學院輻射腫瘤學與腫瘤轉化醫學科研平臺（依托于衛生部放射生物學重點實驗室）于2014年購進一臺Cytation^TM 3活細胞分析系統（BioTek），將熒光顯微鏡和酶標儀的功能整合到一起，為廣大師生的教學、科研工作提供有力支持。為提高Cytation^TM 3活細胞分析系統的使用率，充分發揮大型儀器設備的先進功能，現擬將Cytation^TM 3活細胞分析系統應用于本科生實踐教學當中，提升本科生的科研思維和創新能力。

一、本科生實踐教學的實施

本科生實踐教學主要包括大學生創新性實驗計劃、本科生開放性創新實驗項目和本科生畢業實習等。①大學生創新實驗計劃是由本科生個人組織團隊，在導師的指導下申請項目，自主進行研究性學習，自主進行實驗設計、準備材料、實施實驗、處理分析數據、撰寫總結報告等；②本科生開放性創新實驗項目是一種新興的教學模式，是對傳統實驗教學模式的改革和補充。學生通過開放性實驗教學不僅能動手操作、分析，而且能夠主動查閱一定量的文獻、初步學習設計實驗方案，從而達到本科生主動獲取知識、分析問題、解決問題的目的；③本科生畢業實習是本科教學最后一個重要的實踐性教學環節，是本科生創新思維、綜合素質與實踐能力培養效果的全面檢驗。目前，本科研平臺的Cytation^TM 3活細胞分析系統每年用于上述三個類型的本科生實踐教學活動的實施，使本科生通過該分析系統掌握核酸的定量及純度分析、蛋白定量、酶活力和動力學檢測、酶聯免疫測定、細胞增殖與毒性分析、報告基因檢測等操作技術，提高所承擔實踐項目的層次。

二、Cytation^TM 3活細胞分析系統的特點及應用

Cytation^TM 3是一款細胞成像多功能微孔板檢測系統，一套系統兼具全自動數字熒光顯微鏡和多功能微孔板檢測儀的技術手段。全自動數字熒光顯微鏡用于觀測細胞表型的變化，而多功能微孔板檢測儀則是在微孔板內對細胞的狀態進行快速定量，這種整合設計，為基于孔板的高密度細胞研究提供了大量的細胞表型分析數據，使研究者在培養細胞之后，不但可以對細胞的生長狀態進行檢測，同時還可得到細胞的影像資料以進行細胞計數。此外，Cytation^TM 3還配備有BioTek專利的微孔板檢測Hbyrid技術，擁有基于濾光片的高靈敏度檢測光路和基于光柵的高靈活性檢測光路，可以滿足不同檢測的需求。Cytation^TM 3的熒光細胞成像模塊可升級，為研究者提供了豐富的細胞成像數據。Cytation^TM 3操作簡單，具備熒光及明場成像、自動細胞計數和亞群分析功能，兼容6-384孔板、玻片和T25培養瓶，同時孵育溫度可達45°C，并可對CO2和O2 進行控制，是大多數科研實驗室預算范圍內可以配備的成像檢測系統。Cytation^TM 3用途廣泛，如可用于對 DAPI染色的細胞進行分析、對BacMam法轉染的U2OS 細胞進行分析、通過熒光顯微鏡對細胞的活性進行監測等。

三、Cytation^TM3活細胞分析系統在使用中存在的問題

Cytation^TM 3活細胞分析系統功能豐富、用途廣泛，但使用率較低，原因可能包括以下幾方面：首先，由于Cytation^TM 3屬于大型儀器設備，大部分本科生出于擔心使用不當損壞儀器的恐懼心理以及學習新設備花費大量時間的畏難心理，不愿意在Cytation^TM 3上投入過多精力對其功能進行探索，這是導致Cytation^TM 3得不到廣泛應用的重要原因之一；其次，指導教師在承擔本科生實踐教學的過程中沒有充分認識到Cytation^TM 3的優點、沒有針對Cytation^TM 3的使用進行必要的向導作用，因此忽略了Cytation^TM 3在實踐教學中的優勢。要解決以上問題，首先要求指導教師及本科生對Cytation^TM 3有充分的認識，只有先進的實驗方法和儀器設備才能對科研和本科生實踐教學的實施給予有力支持，才有可能使教師取得高水平的科研成果、發表高質量的科研論文。目前，國內外使用Cytation^TM 3進行相關研究已發表學術論文多篇，甚至有文章發表在Nature這樣的大牌期刊上。

四、如何將Cytation^TM 3活細胞分析系統逐步應用于本科生實踐教學

1.通過專業培訓熟悉儀器基本功能。想要將Cytation^TM 3活細胞分析系統成功應用于本科生實踐教學，首先必須保證參加實踐教學的本科生對其功能有足夠的了解。Cytation^TM 3操作簡單，功能強大，具備細胞長時培養、微孔板讀數、微孔板成像、細胞計數及數據分析的功能，將傳統細胞學實驗平臺如CO2培養箱、酶標儀、熒光顯微鏡、圖像數據分析軟件等綜合到一起，可完成細胞生長曲線的描繪、干細胞分化研究、細胞遷移及侵襲動力學分析等。通過專業技術人員對Cytation^TM 3功能的培訓，使本科生掌握一定的有關Cytation^TM 3的基本知識，對其特點及應用范圍有初步的了解，為進一步學習Cytation^TM 3具體操作方法打下基礎。

2.通過上機操作掌握儀器使用方法。在充分熟悉了Cytation^TM3的特點及功能后，重要的一點是如何上機操作獲得各種想要的實驗數據。首先由專業技術人員上機操作演示Cytation^TM3的各種功能，之后由本科生結合自己的研究內容和實驗樣品親自動手操作學習，技術人員在一旁指導，指出其操作中的不當之處，指導本科生快速有效的獲得理想的實驗結果，從而使研究生對Cytation^TM3有感官的認識。

3.通過交流與討論加深對儀器的認識。Cytation^TM 3活細胞分析系統屬于大型儀器設備，其功能強大，技術先進，承擔著重要的科研任務。由于儀器引進的時間尚短，許多功能還有待研究和開發，本科生對于Cytation^TM 3的功能和使用還不是十分熟悉，因此學生真正接觸儀器的時間有限，而這也一定程度地限制了Cytation^TM 3功能的開發與利用。為了加深本科生對Cytation^TM 3的認識，以便利用更先進的方法和技術來完成其相應的實踐教學內容，我們希望通過組織本科生針對Cytation^TM 3進行定期的交流與討論改變儀器使用率低的問題。由于網絡交流時間、空間自由，而且覆蓋面廣，可以同時容納較多的參與者，因此，我們通過社交軟件為研究生創建了網絡交流平臺，本科生可以在這里針對Cytation^TM 3提出自己的想法或問題，由其他本科生及指導教師參與討論與學習。

五、展望

將Cytation^TM 3活細胞分析系統應用于本科生實踐教學，最直接的結果是能夠讓大型先進儀器在實驗室里有用武之地，師生們不再因陌生而對其敬而遠之，從而實現最初購買時的目的，讓Cytation^TM 3成為科研中的有力武器，提高其使用率。此外，將Cytation^TM 3活細胞分析系統應用于本科生實踐教學，可以使廣大本科生有機會接觸大型儀器，并且能夠親自動手操作，在理論知識的背景下，強化本科生對儀器的直觀認識，使他們了解前沿的知識技術，開拓思維，提升科研興趣，從而在實踐中逐漸培養創新能力。

參考文獻：

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[2]李振杰.如何選購酶標儀[J].價值工程，2013，（18）：328-329.

Abstract：The Cytation^TM 3 Cell Imaging Multi-Mode Reader combines the technologies of automated digital fluorescence microscopy and multifunction microplate reader.In this article，we give an introduction to its features and applications，and explain the problems of using it.We also discuss its application in undergraduate practical teaching，and put forward the prospect of teaching result.

Key words：Cytation^TM 3；cell imaging multi-mode reader；practical teaching