单细胞分离环节是细胞株开发 (CLD) 的一个限速步骤,经典的单细胞分离 - 有限稀释法既耗费时间又耗费人力,故而针对于单细胞分离的技术应运而生。目前,基于不同技术有很多自动单细胞分离的方法,如微流控、柔性流式、柔性铺板、光镊、声镊等技术。这些技术都可以更加有效的分离单细胞,较传统方法效率更高。
VIPS PRO 单细胞铺板及成像仪作为柔性铺板的代表,其原理类似自动化的有限稀释,但由于液滴补偿模式的设置,保证了较高的铺板效率。既保留了有限稀释法的优点 - 对细胞伤害小及工艺放大后克隆一致性好,又提高了铺板效率。
此外,基于人工智能的入孔单细胞识别技术,提供了铺板后单克隆效率的详细信息,帮助实验人员即时掌握铺板效率。而入孔单细胞的图像成为 DAY0 整孔单细胞图像的佐证,增加一份单克隆性的证据。
1. AI 驱动的细胞识别与实际细胞状态达成 98.3% 的一致性:对 660 多个孔中铺入的中国仓鼠卵巢(CHO)细胞进行分析,与人工评估相比,检测单细胞的准确率达到了 98.3%。
2. 连续铺板保持高一致性及细胞活率:与一些会使细胞受到压力的高效率分离方法不同,VIPS PRO 即使在长时间的铺板过程中(180 分钟)也能确保细胞活性保持在 90% 以上,并且能够实现每块培养板稳定的铺板效率。
精确的单细胞识别
VIPS PRO 的 AI 驱动的细胞识别算法减少人工干预和错误,节省时间和成本,助力做出更自信的决策。
方法:1. 网络训练:VIPS PRO 细胞识别网络的训练使用了超过 20 万张由 VIPS PRO 分离的单细胞图像,涵盖了多种细胞系(诱导多能干细胞 [iPSCs] 、间充质干细胞 [MSCs] 、HEK 细胞、中国仓鼠卵巢细胞 [CHO] 、杂交瘤细胞和昆虫细胞 Sf9)以及不同类型的培养板,以识别不同的细胞形态和图像伪影。
2. 网络验证:通过将 VIPS PRO 的识别结果与经过专业实验人员人工识别的真实数据进行比较,来衡量 AI 算法的准确性。
3. 效率评估:对于每种细胞系,至少使用三个 96 孔板进行铺板。收集滴液图像用于验证,并由经验丰富的实验人员手动评估为单细胞孔、多细胞孔或空孔(见图 1)。VIPS PRO 的结果与滴液图像的手动分析结果进行交叉比对,以得出 AI 算法准确率的百分比(见表 1)。
结果:
98.3% 的单细胞识别准确率(图 1):
382 个液滴识别为含有单细胞;
187 个液滴识别不含有细胞;
81 个液滴识别为含有多细胞。
(总正确率 / 总分析样本) * 100 = (650 / 661) * 100 = 98.3% = 识别准确率%
错误识别程度很低,只有 1.5% 的孔被误判为假阴性,0.15% 的孔被误判为假阳性。对更多细胞系进行的验证(见表 1)也显示出高度一致的结果。
AI 驱动的 VIPS PRO 能够准确识别单细胞,并将其与其他细胞团块、杂质、气泡等区分开来。在所有测试的细胞类型和形态中都具有很强的一致性。

图 1:展示 VIPS PRO 网络对 CHO-S 细胞的滴液图像检测(预测)与实验人员手动分析的对比(真实情况)。孔被分类为单细胞孔、多细胞孔(检测到多于一个细胞)或空孔(无细胞)。被 VIPS PRO 网络正确识别的孔用蓝色标记。假阴性孔——白色,左下区域;假阳性孔——白色,右上区域
表 1:VIPS PRO 识别不同细胞株的准确率

连续铺板保持高细胞活率
VIPS PRO 及其一次性耗材旨在确保在连续铺板过程中细胞保持细胞活性,保证连续铺板的铺板效率及细胞恢复率。
方法:
将 3 mL 浓度为 200,000 个细胞 / mL 的 CHO 单细胞悬液放置于细胞池中,连续铺板 3 小时,使用 Solentim ICON® 每隔 10 分钟测量一次活细胞密度(细胞 / mL)和细胞活率(%)(见图 2)。

图 2:显示 CHO 单细胞悬液在铺板 180 分钟的活细胞密度和细胞活率的图表
结果:
在长时间的铺板过程中(180 分钟),细胞活率始终保持在 > 90%,这表明 VIPS PRO 的设计以及细胞池在铺板程中为细胞培养维持了一个健康的环境。
铺板效率一致性
VIPS PRO 细胞池的设计,如自带转子保持细胞悬液混合状态,大口径喷嘴,减少喷射对细胞的损伤等,都保证了稳定的铺板效率和较高的细胞活率,实现了一个细胞池可连续进行铺板的功能。
方法:
将 3 mL 的 CHO 单细胞悬浮液加入 VIPS PRO 的细胞池中,并铺了 10 块 96 孔板。
结果:
VIPS PRO 轻松地铺完 10 块 96 孔板,同时保持了稳定且高效的单细胞铺板效率(见图 3)。

图 3:显示了 VIPS PRO 所铺 10 块 96 孔板的每块板的铺板效率(%)
来自用户的真实分享:
Camile Evenou Celonic AG:“VIPS 是独一无二的,是市场上唯一一个能够通过高分辨率(Z 轴堆叠)成像追踪单个细胞实际进入孔板的单细胞克隆系统,并且支持随后由 Cell Metric 提供的每日全孔成像。”
Evercell Bio:“通过提高效率和减少实验耗材,我们估计在典型的基因编辑工作流程中可以节省高达 50% 的时间。”