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isoCell是英國iotaSciences公司推出的一款基于GRID專li技術(shù)（專li號：WO2019197373A1）、高通量、高自動化的單細(xì)胞可視化分選培養(yǎng)系統(tǒng)。isoCell采用微射流技術(shù)，利用界面張力對細(xì)胞培養(yǎng)基（或干細(xì)胞涂層）進(jìn)行重塑，在培養(yǎng)皿上雕刻出單獨(dú)的細(xì)胞腔室GRID（可以在6厘米培養(yǎng)皿上創(chuàng)建256個單細(xì)胞腔室GRID陣列），并將細(xì)胞以納升體積全自動地分配到各個GRID單細(xì)胞腔室中。isoCell可以避免邊界效應(yīng)，利用其自帶的光學(xué)顯微鏡可以清楚地看到GRID室中的單細(xì)胞，以確保isoCell分選出的細(xì)胞100%為單細(xì)胞。isoCell可以將單細(xì)胞在GRID中培養(yǎng)成單克隆細(xì)胞系，培養(yǎng)過程中可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行換液操作，全流程可視化監(jiān)控以保證每個單克隆細(xì)胞系均來自所挑選的單個細(xì)胞。
通過isoCell單細(xì)胞可視化分選培養(yǎng)系統(tǒng)可以實現(xiàn)高通量、自動化、高成活率的單克隆細(xì)胞系構(gòu)建、微生物分選與培養(yǎng)、單細(xì)胞分選、單細(xì)胞組學(xué)等功能。
應(yīng)用領(lǐng)域
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 單克隆細(xì)胞系構(gòu)建 | 單細(xì)胞分選 | 單細(xì)胞組學(xué) |
| 高效、溫和、高度自動化地構(gòu)建單克隆細(xì)胞系 | 100%準(zhǔn)確的單細(xì)胞分選效率 | 極大地簡化單細(xì)胞組學(xué)步驟 | |
| 技術(shù)優(yōu)點 | 傳統(tǒng)構(gòu)建單克隆細(xì)胞系技術(shù)受限于單細(xì)胞的高度敏感性，成功率較低，且無法保證每一個單克隆細(xì)胞系均來自單個細(xì)胞。isoCell采用GRID單細(xì)胞微腔室技術(shù)，可以高度自動化、溫和地培育單克隆細(xì)胞系，確保高達(dá)60%-70%的培育成功率。且整個操作流程均進(jìn)行可視化驗證，保證每一個單克隆細(xì)胞系都來自單細(xì)胞。 | 傳統(tǒng)單細(xì)胞分選方法無法保證所得的樣品中只有一個單細(xì)胞，而isoCell采用GRID單細(xì)胞腔室分離與光學(xué)信號驗證相結(jié)合的分選技術(shù)，能夠保證分選所得的單細(xì)胞樣品中只有一個單細(xì)胞。 | isoCell可以將1.5 µl至200 µl的單細(xì)胞樣品直接裝移至PCR管帶或96孔板中，無縫銜接后續(xù)單細(xì)胞測序scWGA流程，極大地簡化單細(xì)胞組學(xué)步驟。 |
在GRID上培育8天的單克隆細(xì)胞系 |
單細(xì)胞分選前后的GRID細(xì)胞腔室 |
單細(xì)胞的WGA結(jié)果 |
設(shè)備特點
- 全自動化流程
- 操作條件溫和，對單細(xì)胞無損傷
- 全培養(yǎng)、分析流程可視化追蹤
- 單細(xì)胞分離效率高達(dá)100%
- 單克隆細(xì)胞系構(gòu)建成活率高
- 直接轉(zhuǎn)移到PCR管或96孔板
- 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小
傳統(tǒng)單細(xì)胞分離手段無法保證所得的樣品內(nèi)100%只有一個單細(xì)胞，可能有多個細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)，導(dǎo)致下游的實驗出現(xiàn)誤差。且傳統(tǒng)構(gòu)建單克隆細(xì)胞系技術(shù)受限于單細(xì)胞的高度敏感性，成功率較低，也無法保證每一個單克隆細(xì)胞系均來自單個細(xì)胞。isoCell采用的GRID單細(xì)胞腔室技術(shù)，可以保證100%準(zhǔn)確的單細(xì)胞分選，并在GRID中高度自動化地直接培育單克隆細(xì)胞系，成活率高達(dá)60%以上，且通過全流程可視化監(jiān)控，保證每一個單克隆細(xì)胞系均來自于挑選的單個細(xì)胞。isoCell分選、培養(yǎng)條件溫和，可以顯著提高單細(xì)胞克隆的存活率。同時isoCell可以將單細(xì)胞樣品按照特定的體積直接轉(zhuǎn)移到96孔板或PCR管中，無縫銜接單細(xì)胞下游應(yīng)用，確保后續(xù)單細(xì)胞組學(xué)信息完整性。
應(yīng)用案例
人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(hiPSCs)的單細(xì)胞克隆
人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(hiPSCs)構(gòu)建單克隆細(xì)胞系培養(yǎng)步驟繁瑣，細(xì)胞對異常的處理和操作非常敏感，傳統(tǒng)單細(xì)胞分選容易導(dǎo)致細(xì)胞和遺傳毒性應(yīng)激的積累，進(jìn)而導(dǎo)致不良分化和多能性喪失。
使用isoCell可以溫和且自動化地將人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(hiPSCs)進(jìn)行單細(xì)胞分選并進(jìn)行培養(yǎng)，高效地培養(yǎng)hiPSCs單克隆細(xì)胞系，顯著提高了細(xì)胞分離與克隆效率（如下圖所示）。
K562細(xì)胞單細(xì)胞測序
傳統(tǒng)單細(xì)胞測序需對單細(xì)胞進(jìn)行全基因組擴(kuò)增（WGA），但傳統(tǒng)單細(xì)胞WGA受限于如何獲得單個細(xì)胞并轉(zhuǎn)移到小體積的WGA反應(yīng)中。
使用isoCell自動將K562細(xì)胞拾取并轉(zhuǎn)移至含3.5 µl scWGA試劑的PCR管中，并無縫銜接scWGA反應(yīng)。瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果顯示（下圖），單細(xì)胞WGA的DNA樣本(+)中兩種基因均被特異性擴(kuò)增，而陰性對照(-)沒有這兩種擴(kuò)增產(chǎn)物，符合預(yù)期。
對人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (hiPSCs) Prime 編輯構(gòu)建工程細(xì)胞系
Prime 編輯可在 HEK3 基因座中高效精確插入三個核苷酸，用于構(gòu)建工程細(xì)胞系hiPSCs。通過引入靶標(biāo)特異性 pegRNA 來編輯單個或多個基因組位點，以進(jìn)行精確有效的基因組編輯，促進(jìn)疾病建模和功能遺傳學(xué)研究。
Prime 編輯使用與逆轉(zhuǎn)錄酶融合的 Cas9 切口酶，將 DNA 序列從“Prime 編輯"引導(dǎo) RNA (pegRNA) 復(fù)制到特定基因座。通過Prime 編輯將多西環(huán)素誘導(dǎo)型 Prime Editor 蛋白 (PE2) 整合到 iPSC 細(xì)胞系的AAVS1 基因組，之后使用isoCell分選轉(zhuǎn)入靶基因的hiPSCs細(xì)胞系，以確保細(xì)胞的單克隆性。（見上圖）
該研究使用isoCell來確保工程細(xì)胞系的單克隆性與準(zhǔn)確性。
參考文獻(xiàn)：Bharucha N, Ataam J A, Gavidia A A, et al. Generation of AAVS1 integrated doxycycline-inducible CRISPR-Prime Editor human induced pluripotent stem cell line[J]. Stem Cell Research, 2021, 57: 102610.
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）通過表觀遺傳免疫編輯獲得骨髓相關(guān)轉(zhuǎn)錄程序以引發(fā)免疫逃逸
研究人員通過將多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞 (GSC) 連續(xù)移植到免疫活性宿主中，發(fā)現(xiàn) GSC 通過建立增強(qiáng)的免疫抑制腫瘤微環(huán)境來免疫逃逸。從機(jī)制上講，GSC通過表觀遺傳免疫編輯過程引起，其在免疫攻擊后強(qiáng)制執(zhí)行 GSC 中穩(wěn)定的轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳變化。研究中使用Irf8敲除細(xì)胞系實驗證明，Irf8的激活是細(xì)胞免疫逃逸的一個重要因素，且在體內(nèi)可能通過IFNγ介導(dǎo)的激活發(fā)生。該研究使用isoCell構(gòu)建Irf8克隆敲除系。
參考文獻(xiàn)：Gangoso E, Southgate B, Bradley L, et al. Glioblastomas acquire myeloid-affiliated transcriptional programs via epigenetic immunoediting to elicit immune evasion[J]. Cell, 2021, 184(9): 2454-2470. e26.
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