By 元利編輯部 陳其暐

細胞培養─實驗的第一步

在生物基礎研究，或是生技製藥產業的產品開發當中，細胞培養往往扮演著關鍵的第一步。隨著再生醫學的蓬勃發展，免疫細胞治療與幹細胞治療也通過衛福部的許可，成為台灣正式的治療技術，因此細胞培養的需求以及重要性必定逐年提高。為了維持細胞培養的品質，研究人員在進入無塵室時，往往需要穿上無塵服，接著將樣品從培養箱中取出並放置於顯微鏡上，用目視或是拍照的方式觀察後，才能確認細胞培養的狀態。如此的操作不僅耗時費力，同時又影響細胞樣本的穩定性。OLYMPUS便發想，能否開發出一種顯微鏡，以結合自動拍照以及電動載物臺的功能，同時能放在培養箱裡面，讓研究人員能夠在不干擾細胞的情況下，長時間遠端監控樣本呢？ OLYMPUS結合了上述看似不可能的條件與願望，催生了這一台細胞培養監測儀──OLYMPUS CM20 Provi。

CM20監測儀擁有下列三種嶄新的設計與巧思：

1. 創新的集成設計

為了能夠容納於培養箱內的狹窄空間，OLYMPUS將物鏡、光源、照相系統，甚至是電動載物臺，全部集成至一個9 x 13公分的小小空間之內。由於CM20在拍照時僅會移動鏡頭，因此不會造成樣品晃動，大大減低對活細胞的干擾。同時為適用於大多數使用者的培養容器，OLYMPUS將CM20系統表面設計成完全平坦的開放式空間，確保系統的自由度以及應用範圍。

2. 獨家成像方式

OLYMPUS獨家專利的落射偏斜照明方式，將雙光源排列於物鏡兩側，會根據容器的厚度自動調節照射角度，幫助您獲得清晰明亮的影像。此系統採用了波長630 nm的LED光源，不會對細胞造成傷害，同時能獲得接近於微分干涉差效果的細胞圖像，讓您在觀察大多數的樣本時，均能清楚分辨個別細胞或細胞團。

3. 全自動資料整合

CM20除了自動對焦拍照，最強大的功能之一在於能夠針對拍攝的影像自動進行分析與資料整理，而這也是傳統實驗室當中最耗費人力以及時間的工作。CM20可以透過AI輔助功能自動判定細胞樣本與背景之間的差異，並藉由影像計算出細胞數量、細胞密度以及樣本倍增時間，更可以比對不同孔位或是批次之間的差異，確保樣本的品質，同時加速實驗的流程與效率。

應用實例

誘導多功能幹細胞（iPSC）被應用於藥物研究和疾病診斷開發等領域。迄今為止，全球實驗室已經分離出許多iPS細胞株，但不同細胞株之間的分化能力和生長速度等各有不同。儘管研究者已經認知到這些差異，但若未使用相同環境條件下生長的細胞就進行量化分析，便很難確定這些差異是由實驗室環境和操作過程的不同所致，還是源自於細胞株本身的固有特性。因此擁有能夠對iPS細胞進行長期監控、有效質量控制和數據管理的工具就顯得非常重要。東京醫科齒科大學研究所的武部貴則以及米山鷹介兩位學者，透過CM20細胞培養監測儀所提供的定量測量結果，觀察了12種人類iPS細胞株，並記錄及分析每種細胞株生長過程的數據。

在過去，當細胞質量發生變化時，很難確定是由於單一細胞株的特性差異所致，還是培養過程中的錯誤操作而造成。CM20監測儀最強大的功能之一，就是可以自動保存和整理照片，並從照片中獲得客觀的定量數據，因此我們可以依據相同標準對多種細胞株同時進行測量和比較。

未來展望

CM20監測儀是一種全新概念的顯微影像系統，許多研究者已經發現了長時間遠端監控的優點與潛力，OLYMPUS未來將繼續研究如何利用CM20開發更有效的細胞質量控制和數據管理方法，讓細胞培養過程更為便利。