CytationTM3活細胞分析系統(tǒng)在本科生實踐教學(xué)中的應(yīng)用

谷雨璐　趙剛　申延男　金順子

摘要：Cytation^TM3活細胞分析系統(tǒng)將全自動數(shù)字熒光顯微鏡和多功能微孔板檢測儀的技術(shù)整合，功能強大，本文對其特點及應(yīng)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(yīng)用于本科生實踐教學(xué)中，并對教學(xué)效果提出展望。

關(guān)鍵詞：Cytation^TM 3；活細胞分析系統(tǒng)；實踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)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(fā)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(nèi)物質(zhì)的吸收、運輸、及分布等。酶標(biāo)儀，是酶聯(lián)免疫吸附試驗的專用儀器，可廣泛應(yīng)用于核酸的定量及純度分析、蛋白定量、酶活力和動力學(xué)檢測等。目前，這兩種儀器是生物學(xué)實驗室里的常備儀器，用途廣泛，使用率高。吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院輻射腫瘤學(xué)與腫瘤轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)科研平臺（依托于衛(wèi)生部放射生物學(xué)重點實驗室）于2014年購進一臺Cytation^TM 3活細胞分析系統(tǒng)（BioTek），將熒光顯微鏡和酶標(biāo)儀的功能整合到一起，為廣大師生的教學(xué)、科研工作提供有力支持。為提高Cytation^TM 3活細胞分析系統(tǒng)的使用率，充分發(fā)揮大型儀器設(shè)備的先進功能，現(xiàn)擬將Cytation^TM 3活細胞分析系統(tǒng)應(yīng)用于本科生實踐教學(xué)當(dāng)中，提升本科生的科研思維和創(chuàng)新能力。

一、本科生實踐教學(xué)的實施

本科生實踐教學(xué)主要包括大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃、本科生開放性創(chuàng)新實驗項目和本科生畢業(yè)實習(xí)等。①大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃是由本科生個人組織團隊，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下申請項目，自主進行研究性學(xué)習(xí)，自主進行實驗設(shè)計、準(zhǔn)備材料、實施實驗、處理分析數(shù)據(jù)、撰寫總結(jié)報告等；②本科生開放性創(chuàng)新實驗項目是一種新興的教學(xué)模式，是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的改革和補充。學(xué)生通過開放性實驗教學(xué)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(xué)習(xí)設(shè)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(yè)實習(xí)是本科教學(xué)最后一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是本科生創(chuàng)新思維、綜合素質(zhì)與實踐能力培養(yǎng)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(tǒng)每年用于上述三個類型的本科生實踐教學(xué)活動的實施，使本科生通過該分析系統(tǒng)掌握核酸的定量及純度分析、蛋白定量、酶活力和動力學(xué)檢測、酶聯(lián)免疫測定、細胞增殖與毒性分析、報告基因檢測等操作技術(shù)，提高所承擔(dān)實踐項目的層次。

二、Cytation^TM 3活細胞分析系統(tǒng)的特點及應(yīng)用

Cytation^TM 3是一款細胞成像多功能微孔板檢測系統(tǒng)，一套系統(tǒng)兼具全自動數(shù)字熒光顯微鏡和多功能微孔板檢測儀的技術(shù)手段。全自動數(shù)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(nèi)對細胞的狀態(tài)進行快速定量，這種整合設(shè)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(shù)據(jù)，使研究者在培養(yǎng)細胞之后，不但可以對細胞的生長狀態(tài)進行檢測，同時還可得到細胞的影像資料以進行細胞計數(shù)。此外，Cytation^TM 3還配備有BioTek專利的微孔板檢測Hbyrid技術(shù)，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(shù)據(jù)。Cytation^TM 3操作簡單，具備熒光及明場成像、自動細胞計數(shù)和亞群分析功能，兼容6-384孔板、玻片和T25培養(yǎng)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(shù)科研實驗室預(yù)算范圍內(nèi)可以配備的成像檢測系統(tǒng)。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(zhuǎn)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(jiān)測等。

三、Cytation^TM3活細胞分析系統(tǒng)在使用中存在的問題

Cytation^TM 3活細胞分析系統(tǒng)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(shè)備，大部分本科生出于擔(dān)心使用不當(dāng)損壞儀器的恐懼心理以及學(xué)習(xí)新設(shè)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(dǎo)致Cytation^TM 3得不到廣泛應(yīng)用的重要原因之一；其次，指導(dǎo)教師在承擔(dān)本科生實踐教學(xué)的過程中沒有充分認識到Cytation^TM 3的優(yōu)點、沒有針對Cytation^TM 3的使用進行必要的向?qū)ё饔茫虼撕雎粤薈ytation^TM 3在實踐教學(xué)中的優(yōu)勢。要解決以上問題，首先要求指導(dǎo)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(shè)備才能對科研和本科生實踐教學(xué)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(fā)表高質(zhì)量的科研論文。目前，國內(nèi)外使用Cytation^TM 3進行相關(guān)研究已發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇，甚至有文章發(fā)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(tǒng)逐步應(yīng)用于本科生實踐教學(xué)

1.通過專業(yè)培訓(xùn)熟悉儀器基本功能。想要將Cytation^TM 3活細胞分析系統(tǒng)成功應(yīng)用于本科生實踐教學(xué)，首先必須保證參加實踐教學(xué)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(yǎng)、微孔板讀數(shù)、微孔板成像、細胞計數(shù)及數(shù)據(jù)分析的功能，將傳統(tǒng)細胞學(xué)實驗平臺如CO2培養(yǎng)箱、酶標(biāo)儀、熒光顯微鏡、圖像數(shù)據(jù)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(xué)分析等。通過專業(yè)技術(shù)人員對Cytation^TM 3功能的培訓(xùn)，使本科生掌握一定的有關(guān)Cytation^TM 3的基本知識，對其特點及應(yīng)用范圍有初步的了解，為進一步學(xué)習(xí)Cytation^TM 3具體操作方法打下基礎(chǔ)。

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(shù)據(jù)。首先由專業(yè)技術(shù)人員上機操作演示Cytation^TM3的各種功能，之后由本科生結(jié)合自己的研究內(nèi)容和實驗樣品親自動手操作學(xué)習(xí)，技術(shù)人員在一旁指導(dǎo)，指出其操作中的不當(dāng)之處，指導(dǎo)本科生快速有效的獲得理想的實驗結(jié)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(tǒng)屬于大型儀器設(shè)備，其功能強大，技術(shù)先進，承擔(dān)著重要的科研任務(wù)。由于儀器引進的時間尚短，許多功能還有待研究和開發(fā)，本科生對于Cytation^TM 3的功能和使用還不是十分熟悉，因此學(xué)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(fā)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(shù)來完成其相應(yīng)的實踐教學(xué)內(nèi)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(wǎng)絡(luò)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(chuàng)建了網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)教師參與討論與學(xué)習(xí)。

五、展望

將Cytation^TM 3活細胞分析系統(tǒng)應(yīng)用于本科生實踐教學(xué)，最直接的結(jié)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(xiàn)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(tǒng)應(yīng)用于本科生實踐教學(xué)，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(shù)，開拓思維，提升科研興趣，從而在實踐中逐漸培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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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