체학 기술을 위한 고급 솔루션
Fluigent는 체학 분야의 연구자와 기관의 요구를 충족시키기 위해 특별히 제작된 독보적인 제품들을 통해 과학 혁신을 이끌고 있습니다.
다음은 체학 기반 실험을 향상시킬 수 있는 몇 가지 제품입니다.
자동 순차 주입 시스템: Aria
Fluigent는 정밀한 세포 관류 또는 타이밍을 고려한 주입 프로토콜에 맞춘 자동 순차 주입 시스템인 Aria를 선보입니다. Aria를 사용하면 사용자가 개인화된 프로토콜에 따라 최대 10가지 다른 용액을 챔버나 미세유체 칩으로 자동 전달할 수 있습니다.
배양된 세포의 장기 영상촬영에서 통제된 환경 조건을 유지하는 것이 매우 중요합니다. Aria는 배양 배지의 지속적인 유체 흐름 주입을 용이하게 하여 세포에 최적의 생리적 조건을 제공합니다. 영양분을 지속적으로 공급하고 pH를 제어하여 이상적인 환경을 조성하는 동시에 세포 파편이 쌓이는 것을 방지합니다.
당사의 다기능 유체 주입 시스템은 세포에 가해지는 전단 응력을 최소화하여 여러 유체 간 원활한 전환을 가능하게 하고 압력 변화에도 불구하고 지속적인 배지 흐름을 보장합니다. 유량 센서를 포함한 추가 구성 요소는 유량을 정밀하게 제어하고 매체 스위치를 원활하게 실행할 수 있도록 보장합니다.
Aria의 특징
- 최대 10개 용액 전달: Aria는 40µL부터 수백 mL에 이르는 다양한 용량을 장기간에 걸쳐 전달할 수 있어 다목적으로 사용됩니다. Aria의 소프트웨어는 각 용액의 정확한 전달 시간을 포함하여 사용자에게 중요한 정보를 제공합니다. 또한 프로토콜을 원활하게 실행하기 위해 각 저장소에 필요한 최소 용량을 사용자에게 알려줍니다.
- 프로토콜 자동화: Aria의 사용자 친화적 소프트웨어를 통해 사용자는 몇 번의 클릭만으로 프로토콜을 쉽게 설계할 수 있습니다. 작업자는 주입 프로토콜의 각 단계에 대해 배양 시간, 유량, 분배된 부피와 같은 매개변수를 정의할 수 있습니다. 프로토콜을 기록하여 사용자 간에 쉽게 공유할 수 있습니다.
- 변동성 감소: Aria는 실험 간 변동성을 약 0.5%로 대폭 줄임으로써, 피펫 사용 시 일반적으로 관찰되는 작업자 내 변동성 5.1% 및 작업자 간 변동성 8.1%에 비해 현저한 개선을 이루었습니다.
- 시료 무결성 유지: 프로토콜 내내 오염 위험 없이 시료를 취급하고 그대로 유지하므로 수작업으로 인한 오염 가능성을 줄일 수 있습니다.
- 영상 연구에 최적화: Aria는 TTL 신호를 통해 다양한 현미경과 동기화될 수 있습니다. 이 기능은 장치가 TTL 신호를 송수신할 수 있게 하여, 영상촬영 주기를 시작하거나 영상촬영 주기 완료 후 Aria 주입 프로토콜을 재개하게 합니다.
Aria 2-스위치 대 Aria M-스위치
사용자가 단일 채널이나 다중 채널을 관류하고자 할 때, 다양한 스위치 밸브와 결합된 Aria를 사용할 수 있습니다. 2-스위치를 사용하면 1개의 채널을 관류할 수 있으며, M-스위치를 사용하면 최대 9개 채널까지 관류할 수 있습니다. 액체 유속 범위는 사용된 유량 단위에 따라 3.2µL/min에서 1mL/min까지입니다.
Aria는 수동 피펫팅과 하나의 특정 응용분야 전용으로 현미경, 특정 칩 유형 및 주어진 용액 세트를 통합한 올인원 시스템 사이의 완벽한 절충안입니다. 여러 용액을 공급하는 모든 프로토콜을 자동화할 수 있어 과학자는 시간을 절약할 수 있고 수동 절차에 비해 실험 간 변동성을 줄일 수 있습니다.
Aria를 사용한 적용 사례
이 연구에서 Radtke 등(1)은 자동화된 순차적 관류 시스템 ARIA의 자동화 기능을 선보였습니다. 이들은 자동화된 다중 항체 라벨링을 위해 광시야 현미경과 원활하게 동기화되는 것을 보여주었습니다. ARIA는 TTL 신호를 송수신함으로써 영상 획득 주기의 시작과 관류 프로토콜의 완료 후 재개를 가능하게 하여 다양성을 보여줍니다.
이 강력한 기법은 반복적인 염색 및 표백 방법을 활용하여 고해상도 영상을 확보하고 65개 이상의 매개변수를 평가할 수 있습니다. IBEX(Iterative Bleaching Extends Multiplexing) 프로토콜로 알려진 이 방법은 건강한 장기, 감염된 장기 또는 종양 미세 환경과 같은 복잡한 조직 내에서 포괄적인 세포 분석 및 공간 검사를 수행하기 위한 신뢰할 수 있고 일관된 방법론을 제공합니다.
그림 2와 3은 인간 조직에서 자동화된 IBEX 방법을 사용하여 얻은 영상의 몇 가지 예를 보여줍니다.
그림 2: 인간의 빈 창자 영상(6개 주기, 24개 매개변수 중 16개 표시). 스케일 막대: 200µm(왼쪽), 50µm(청록색 상자), 25µm(빨간색 상자)(1).
그림 3: 인간 피부 영상(5개 주기, 19개 매개변수 중 15개 표시). 스케일 막대: 200µm(왼쪽), 25µm(인셋). 케라틴 10(K10), 케라틴 14(K14)(1).
또한 ARIA의 자동화는 DNA-paint, OligoSTORM, 용량/반응 연구, 자동화된 다중 면역 형광 실험 또는 동적 펄스 추적 실험과 같은 다양한 응용분야에 이르기까지 다양한 실험 시나리오에 걸쳐 자동화된 솔루션을 제공합니다.
살아있는 세포 영상촬영 챔버: Focht 챔버 시스템 2
FCS2는 다양한 현미경 기법과 호환되는 정밀한 온도 및 유량 조절 기능을 갖춘, 정밀한 미세 환경 제어를 위해 설계된 다용도의 즉시 사용 가능한 솔루션을 제공합니다. 이 시스템은 높은 N.A.와 호환되며 균일한 온도 제어가 가능한 미세 유동 셀을 통합하고 있으며, 도립형 현미경에 맞게 설계된 맞춤형 시료 영역을 갖추고 있습니다.
FCS2 챔버의 특징
- 영상촬영 호환성: 모든 현미경 모드와 호환이 가능하여 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 특히 고해상도 영상에 매우 적합하여 최적의 성능을 제공합니다.
- 완벽한 유량 제어: 광학 캐비티 내의 부피를 정밀하게 관리할 수 있습니다. 시스템은 층류 또는 사용자 정의 유량 패턴을 제공합니다. 사용자는 자신의 요구에 따라 유량 채널의 프로파일과 전단 응력을 완전히 제어할 수 있습니다.
- 온도 제어: 온도 조절은 0.2도의 좁은 범위 내에서 유지됩니다. 이 챔버는 시편 평면을 전체적으로 아우르는 유일한 균일 온도 제어 챔버로 자리매김하고 있습니다. 이 시스템은 매우 효율적인 빠른 온도 안정화 능력을 자랑합니다. 또한, 주변 조건보다 높거나 낮은 온도를 조절하는 기능을 제공합니다.
- 세포 영상촬영: 이 시스템은 부착 세포, 조직, 또는 부유 세포를 수용하며, 다양한 유형의 시료를 다룰 수 있는 융통성을 제공합니다.
Aria를 사용한 적용 사례
파스퇴르 연구소의 생체재료 및 미세유체 단위의 소장인 Samy GOBAA와 BMcf의 연구 엔지니어인 Heloïse Mary와 협력하여, 첨단 자동 순차 주입 시스템(ARIA)과 Bioptechs FCS2 영상촬영 챔버를 통합한 새로운 자동화 면역형광(IF) 프로토콜을 소개합니다.
그림 4: Aria 및 FCS2 챔버를 사용한 자동 면역형광 프로토콜 설정.
그림 5: F-액틴 시각화를 위해 팔로이딘-AF488, 내피 세포의 막 마커로 UEA1-렉틴-DyLight, 핵 염색을 위해 DAPI로 염색된 HUVEC 세포.
당사는 자동화된 면역형광 절차에 ARIA 및 FCS2 영상촬영 챔버를 사용하는 이점을 보여주었습니다(그림 5). 연구 결과, 이 방법은 처리 시간을 획기적으로 단축하여 4시간 30분 만에 절차를 완료할 수 있었습니다. 이는 일반적으로 최대 6시간이 걸리는 기존의 수동 피펫팅 방식에 비해 상당한 시간 절약 효과를 나타냅니다.
이 과정을 자동화함으로써 연구자들은 멀티태스킹을 할 수 있으며, 그들의 시간과 자원을 최적화할 수 있습니다. 또한 이 적응형 프로토콜은 미세유체 칩의 세포나 조직뿐만 아니라 커버슬립의 세포에도 적합하여 세포 및 분자 생물학 연구를 발전시키는 데 유용한 도구로 활용될 수 있습니다.
Reference
- Radtke, A.J., Chu, C.J., Yaniv, Z. et al. IBEX: an iterative immunolabeling and chemical bleaching method for high-content imaging of diverse tissues. Nat Protoc 17, 378–401 (2022). https://doi.org/10.1038/s41596-021-00644-9