COPAS流式分選系統(tǒng)簡介及其在藥物篩選方面的應用

COPAS^TM技術(shù)平臺是基于流式細胞技術(shù)開發(fā)的，但它與普通流式細胞技術(shù)相比，做了兩個重要的改進以適應大體積生物微粒分析與分選的需要。

 

第一，系統(tǒng)管路直徑增大以適應40-1500u m大小的生物微粒，這比普通流式細胞儀用于分選單個真核細胞的管路大的多。每一個COPAS^TM系統(tǒng)都針對不同尺寸范圍的微粒進行管路的優(yōu)化設(shè)計，以便在高速高通量分選時獲得最好的檢測靈敏度與準確性。

 

第二，COPAS^TM技術(shù)的核心，即專利的氣流分選裝置(圖1、表1)。當不需要收集時，分選系統(tǒng)會通過氣體將液流吹人廢液槽中;當需要分選的微粒經(jīng)過時，分選系統(tǒng)會暫時將氣體分流器關(guān)閉，使氣流中斷，然后再重新打開分流器，這樣就能將含有待選微粒的液流噴人微孔板或收集容器中。這種分選的方式非常溫和，可以保證收集到的生物活體或敏感化學物質(zhì)的活性和完整性，對于后續(xù)的培養(yǎng)和分析不會產(chǎn)生任何負面影響，而普通流式細胞儀一般采用電磁場進行分選，會對生物活體產(chǎn)生致命的影響。

 

COPAS^TM生物分選系統(tǒng)可以同時檢測微粒的五種光學參數(shù)，包括微粒的光密度(Extinction,EXT)、微粒的軸向長度(Time Of Flight,TOF )，以及三色熒光信號(表1)。樣本懸液在鞘液的包裹下形成層流，生物微粒被聚焦在液流的中心輸送到流動室，通過兩個低能激光器來激發(fā)和檢測光信號。其中，一個紅色激光器( 670nm)被用來檢測微粒的軸向長度和光密度，而另一個多色氫激光器(488/514nm)被用來激發(fā)多種熒光素。儀器的標準配置包括綠光、黃光及紅光檢測器，用來檢測受激發(fā)的熒光素發(fā)出的光信號。這些實時檢測的參數(shù)被用來將樣本中的微粒分群，只有那些符合用戶設(shè)定域值的微粒才會被分選系統(tǒng)加人微孔板或樣品收集容器中，而那些不在用戶設(shè)定域值范圍內(nèi)的微粒也可以被收集起來，以備后續(xù)的其它操作。最終的分選速度取決于樣本的濃度和需要分選的微粒所占的百分比，最快可以達到每小時100, 000個微粒。

 

COPAS^TM多參數(shù)生物微粒分析與分選系統(tǒng)被廣泛應用在模式動植物研究、大體積細胞研究及藥物篩選等方面，具體應用對像包括微型模式動物:C .elegans、D .melanogaster、Zebrafish、Medaka,  Mosquito,  Xenopus;模式植物種子與花粉:Arabidopsis、花粉;大體積細胞與細胞簇:胚胎干細胞、胰島;微球/顆粒:化合物結(jié)合微球、微球分析。本文將重點介紹COPAS^TM生物分選系統(tǒng)在藥物篩選方面的新應用。

 

目前的高通量化合物篩選大多使用384或1536孔板。要提高分析的速度和通量并降低樣品消耗量就需要進一步增加板上孔的密度，但是對于目前的liquid handling技術(shù)而言，1536孔板已經(jīng)接近其操作的極限。于是，另一種替代方法產(chǎn)生了，這就是基于微球的分析技術(shù)，On-bead assays(圖21)。最近，一些科學家將COPAS^TM分選技術(shù)運用于On-bead  assays中(圖3)，大大提高了藥物篩選的效率，使篩選速度達到了每小時100000個化合物的高水平。同時，這種結(jié)合還大大節(jié)省了樣品的消耗量，同樣分析1000, 000個化合物，基于384孔板的方法以每孔20u1計算，大約需要20升的樣品和試劑，而運用COPAS^TM分選技術(shù)的On-bead assays只需要20-40m1的樣品。另外，COPAS^TM分選系統(tǒng)可以處理最大直徑達毫米級的微粒，這樣就完全可以分選500u m直徑的的微球，而這樣大小的微球可以滿足運用MS和NMR對單個微球進行結(jié)構(gòu)分析的需要。