谷雨璐　趙剛　申延男　金順子

摘要：Cytation^TM3活細(xì)胞分析系統(tǒng)將全自動(dòng)數(shù)字熒光顯微鏡和多功能微孔板檢測(cè)儀的技術(shù)整合，功能強(qiáng)大，本文對(duì)其特點(diǎn)及應(yīng)用作一介紹，闡明使用中存在的問(wèn)題，從多方面探討如何將其應(yīng)用于本科生實(shí)踐教學(xué)中，并對(duì)教學(xué)效果提出展望。

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

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的吸收、運(yùn)輸、及分布等。酶標(biāo)儀，是酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)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(dòng)力學(xué)檢測(cè)等。目前，這兩種儀器是生物學(xué)實(shí)驗(yàn)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(tái)（依托于衛(wèi)生部放射生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）于2014年購(gòu)進(jìn)一臺(tái)Cytation^TM 3活細(xì)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(xì)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(jìn)功能，現(xiàn)擬將Cytation^TM 3活細(xì)胞分析系統(tǒng)應(yīng)用于本科生實(shí)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(shí)踐教學(xué)的實(shí)施

本科生實(shí)踐教學(xué)主要包括大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、本科生開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和本科生畢業(yè)實(shí)習(xí)等。①大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃是由本科生個(gè)人組織團(tuán)隊(duì)，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下申請(qǐng)項(xiàng)目，自主進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備材料、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、處理分析數(shù)據(jù)、撰寫總結(jié)報(bào)告等；②本科生開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是一種新興的教學(xué)模式，是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革和補(bǔ)充。學(xué)生通過(guò)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能動(dòng)手操作、分析，而且能夠主動(dòng)查閱一定量的文獻(xiàn)、初步學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，從而達(dá)到本科生主動(dòng)獲取知識(shí)、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的目的；③本科生畢業(yè)實(shí)習(xí)是本科教學(xué)最后一個(gè)重要的實(shí)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(shí)踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn)。目前，本科研平臺(tái)的Cytation^TM 3活細(xì)胞分析系統(tǒng)每年用于上述三個(gè)類型的本科生實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施，使本科生通過(guò)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(dòng)力學(xué)檢測(cè)、酶聯(lián)免疫測(cè)定、細(xì)胞增殖與毒性分析、報(bào)告基因檢測(cè)等操作技術(shù)，提高所承擔(dān)實(shí)踐項(xiàng)目的層次。

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

Cytation^TM 3是一款細(xì)胞成像多功能微孔板檢測(cè)系統(tǒng)，一套系統(tǒng)兼具全自動(dòng)數(shù)字熒光顯微鏡和多功能微孔板檢測(cè)儀的技術(shù)手段。全自動(dòng)數(shù)字熒光顯微鏡用于觀測(cè)細(xì)胞表型的變化，而多功能微孔板檢測(cè)儀則是在微孔板內(nèi)對(duì)細(xì)胞的狀態(tài)進(jìn)行快速定量，這種整合設(shè)計(jì)，為基于孔板的高密度細(xì)胞研究提供了大量的細(xì)胞表型分析數(shù)據(jù)，使研究者在培養(yǎng)細(xì)胞之后，不但可以對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)還可得到細(xì)胞的影像資料以進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。此外，Cytation^TM 3還配備有BioTek專利的微孔板檢測(cè)Hbyrid技術(shù)，擁有基于濾光片的高靈敏度檢測(cè)光路和基于光柵的高靈活性檢測(cè)光路，可以滿足不同檢測(cè)的需求。Cytation^TM 3的熒光細(xì)胞成像模塊可升級(jí)，為研究者提供了豐富的細(xì)胞成像數(shù)據(jù)。Cytation^TM 3操作簡(jiǎn)單，具備熒光及明場(chǎng)成像、自動(dòng)細(xì)胞計(jì)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(shí)孵育溫度可達(dá)45°C，并可對(duì)CO2和O2 進(jìn)行控制，是大多數(shù)科研實(shí)驗(yàn)室預(yù)算范圍內(nèi)可以配備的成像檢測(cè)系統(tǒng)。Cytation^TM 3用途廣泛，如可用于對(duì) DAPI染色的細(xì)胞進(jìn)行分析、對(duì)BacMam法轉(zhuǎn)染的U2OS 細(xì)胞進(jìn)行分析、通過(guò)熒光顯微鏡對(duì)細(xì)胞的活性進(jìn)行監(jiān)測(cè)等。

三、Cytation^TM3活細(xì)胞分析系統(tǒng)在使用中存在的問(wèn)題

Cytation^TM 3活細(xì)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(fèi)大量時(shí)間的畏難心理，不愿意在Cytation^TM 3上投入過(guò)多精力對(duì)其功能進(jìn)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(shí)踐教學(xué)的過(guò)程中沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到Cytation^TM 3的優(yōu)點(diǎn)、沒(méi)有針對(duì)Cytation^TM 3的使用進(jìn)行必要的向?qū)ё饔茫虼撕雎粤薈ytation^TM 3在實(shí)踐教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。要解決以上問(wèn)題，首先要求指導(dǎo)教師及本科生對(duì)Cytation^TM 3有充分的認(rèn)識(shí)，只有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法和儀器設(shè)備才能對(duì)科研和本科生實(shí)踐教學(xué)的實(shí)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(guó)內(nèi)外使用Cytation^TM 3進(jìn)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(xì)胞分析系統(tǒng)逐步應(yīng)用于本科生實(shí)踐教學(xué)

1.通過(guò)專業(yè)培訓(xùn)熟悉儀器基本功能。想要將Cytation^TM 3活細(xì)胞分析系統(tǒng)成功應(yīng)用于本科生實(shí)踐教學(xué)，首先必須保證參加實(shí)踐教學(xué)的本科生對(duì)其功能有足夠的了解。Cytation^TM 3操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，具備細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)培養(yǎng)、微孔板讀數(shù)、微孔板成像、細(xì)胞計(jì)數(shù)及數(shù)據(jù)分析的功能，將傳統(tǒng)細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(xì)胞生長(zhǎng)曲線的描繪、干細(xì)胞分化研究、細(xì)胞遷移及侵襲動(dòng)力學(xué)分析等。通過(guò)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)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(shí)，對(duì)其特點(diǎn)及應(yīng)用范圍有初步的了解，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)Cytation^TM 3具體操作方法打下基礎(chǔ)。

2.通過(guò)上機(jī)操作掌握儀器使用方法。在充分熟悉了Cytation^TM3的特點(diǎn)及功能后，重要的一點(diǎn)是如何上機(jī)操作獲得各種想要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。首先由專業(yè)技術(shù)人員上機(jī)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?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)樣品親自動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而使研究生對(duì)Cytation^TM3有感官的認(rèn)識(shí)。

3.通過(guò)交流與討論加深對(duì)儀器的認(rèn)識(shí)。Cytation^TM 3活細(xì)胞分析系統(tǒng)屬于大型儀器設(shè)備，其功能強(qiáng)大，技術(shù)先進(jìn)，承擔(dān)著重要的科研任務(wù)。由于儀器引進(jìn)的時(shí)間尚短，許多功能還有待研究和開發(fā)，本科生對(duì)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(shí)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(duì)Cytation^TM 3的認(rèn)識(shí)，以便利用更先進(jìn)的方法和技術(shù)來(lái)完成其相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，我們希望通過(guò)組織本科生針對(duì)Cytation^TM 3進(jìn)行定期的交流與討論改變儀器使用率低的問(wèn)題。由于網(wǎng)絡(luò)交流時(shí)間、空間自由，而且覆蓋面廣，可以同時(shí)容納較多的參與者，因此，我們通過(guò)社交軟件為研究生創(chuàng)建了網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)，本科生可以在這里針對(duì)Cytation^TM 3提出自己的想法或問(wèn)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(xì)胞分析系統(tǒng)應(yīng)用于本科生實(shí)踐教學(xué)，最直接的結(jié)果是能夠讓大型先進(jìn)儀器在實(shí)驗(yàn)室里有用武之地，師生們不再因陌生而對(duì)其敬而遠(yuǎn)之，從而實(shí)現(xiàn)最初購(gòu)買時(shí)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(xì)胞分析系統(tǒng)應(yīng)用于本科生實(shí)踐教學(xué)，可以使廣大本科生有機(jī)會(huì)接觸大型儀器，并且能夠親自動(dòng)手操作，在理論知識(shí)的背景下，強(qiáng)化本科生對(duì)儀器的直觀認(rèn)識(shí)，使他們了解前沿的知識(shí)技術(shù)，開拓思維，提升科研興趣，從而在實(shí)踐中逐漸培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

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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