簡介

如今，生物醫學研究需要大規模的基于細胞的實驗，以經濟高效的方式開發新療法。因此，細胞培養自動化對于滿足高通量要求和降低成本至關重要。此外，自動化通過自動液體處理實現了實驗流程的無縫追溯性、標準化和精確度，從而使細胞培養實驗更加高效。Hamilton Cell Care STAR是一款先進的、即用型工作站，專為自主管理常規細胞培養維護及將細胞接種到培養板以進行高通量實驗而設計。通過自動化這些流程，該系統顯著降低實驗變異性，同時保持高精度水平。Cell Control軟件直觀的用戶界面簡化了對多種細胞培養應用的同步管理，同時持續跟蹤每個過程以防止數據丟失。在此，我們演示了在Cell Control中使用“從培養槽接種"方法（工作步驟）進行自動化細胞培養的優勢，并將其應用于兩種常見的細胞類型：HeLa和T47D。

將細胞懸液接種到多孔培養板中可以通過Cell Control中的多種可調節參數實現高效自動化。這對于高通量實驗尤為有益，因為它確保了一致性并顯著降低了人為錯誤的風險。相比之下，手動接種不同類型的細胞，如HeLa細胞和形成菌落的T47D細胞，既具有挑戰性又耗時。手動接種常導致細胞分布不均、耗時增加及污染風險升高，因此在高通量應用中效率較低。

Cell Care STAR平臺上的“從培養槽中接種"操作步驟，可實現全程可追溯、高通量、基于細胞的實驗，并提升標準化水平。

自動化液體處理技術可有效減少孔間和板間差異，從而提高實驗的一致性。

集成成像與細胞融合度測量可減少人工干預，從而優化工作流程效率。

圖：“從培養槽中接種"的24孔和96孔工作流程。通過Cell Care STAR系統實現了全自動工作流程，包括細胞接種、培養、成像及細胞融合度分析。

步驟1：用戶制備細胞懸液，并將其轉移至6列儲液槽。

步驟2：細胞自動被接種到條形碼標記的24孔和96孔板中，并通過精確的體積控制進行操作。

步驟3：工作步驟完成后，培養板將自動被輸送到培養箱中，并在+37°C和5%二氧化碳條件下過夜培養。

步驟4：通過Cytation 1成像儀和Gen5軟件進行自動融合分析。

步驟5：用戶對數據進行整理和分析，以評估其可重復性和變異性。

革新研究：Cell Care STAR。通過一致性和減少實驗變異性，提升大規模細胞培養的效率。

細胞培養

細胞培養條件

HeLa細胞（Sigma-Aldrich，93021013）和T47D細胞（ECACC，85102201）在標準組織培養條件下在添加了10%FBS的高糖DMEM（Gibco，L0101-500）中培養。

實驗流程

細胞懸浮液通過手動操作制備，具體步驟為：使用0.05%胰蛋白酶-EDTA（Fisher Scientific,25300104）消化細胞，然后以所需密度加入到6列儲液池（Agilent Technologies,204284-100）中。該接種操作可通過Cell Care STAR工作步驟“從儲液池接種"或手動方式完成。細胞在運輸至培養箱前需靜置沉淀。24小時后，使用Cytation 1成像儀及Gen5軟件（Agilent）的細胞分析工具測定細胞融合度。

接種流程

24孔板（每孔加入500μL細胞懸液 + 500μL培養基；HeLa細胞（1×10?個細胞/mL）和T47D細胞（3×10?個細胞/mL）。

96孔板（每孔加入50μL細胞懸液 + 150μL培養基；HeLa細胞（1×10?個細胞/mL）和T47D細胞（3×10?個細胞/mL））。

24小時后，使用Cytation 1成像儀和Gen5軟件（安捷倫）評估融合情況。

為了確保實驗結果的變異性和可靠性，使用了不同傳代次數的細胞來生成生物學復制品。

系統描述

Cell Control 軟件

Hamilton Cell Control軟件專為自主管理復雜細胞培養維護工作流程而設計，可覆蓋數天至數周的操作周期。其直觀易用的界面支持通過簡單點擊即可完成批次設置（包含多個操作步驟）、試劑與吸頭重新加載，以及消耗量估算等功能。每個工作步驟均預設了一組可調整的參數（例如脫落溶液的孵育時間、傳代比例、培養基體積等），可針對不同細胞系進行優化。

技術

Cell Care STAR系統無縫整合了多種自動化技術：

Microlab STAR CO-RE技術：確保精準的液體處理。

傾斜模塊和Hamilton加熱振蕩器：能夠并行處理兩個板。

H-Box二級生物安全柜：保持樣本無菌狀態并確保操作人員安全。

Cell Control軟件：實現對復雜細胞培養維護工作流程的直接且無縫管理。

細胞控制工作步驟：配備11種可調節的、即用型預編程、經過測試和驗證的方法，適用于6孔、24孔和96孔板格式，并支持工作流程的自動化追蹤。

臺面溫控：確保試劑和樣本的溫度一致。

Cytation 1細胞成像儀：自動進行細胞密度監測和數據分析。

將HeLa和T47D細胞制備成細胞懸液，并將其接種到兩個24孔板或五個96孔板中，接種方式可為手動操作或使用Cell Care STAR自動化系統。細胞被成像，并在接種后24小時測量細胞融合度。為了評估重復性，計算了同一板內不同孔之間細胞融合度的變異系數（CV）以及不同板之間平均細胞融合度的變異系數（CV）。

使用Cell Care STAR進行自動化處理后，兩種細胞類型在細胞培養板中的細胞融合度變異顯著降低。對于接種于24孔板的HeLa細胞，與手動接種相比，自動化接種使孔間細胞融合度的CV降低了41.2%（p<0.05），板間CV降低了41.3%。

在96孔板中，與手動接種相比，自動接種HeLa細胞導致孔間變異系數（CV）降低43.6%（p<0.001），板間變異系數（CV）降低75.1%（p<0.05）。

對于接種于24孔板的T47D細胞，與手動接種相比，自動接種導致孔間細胞融合度的變異系數（CV）降低33.9%（p<0.05），板間變異系數降低56%（p<0.05）。

在96孔板中，使用自動化方法接種T47D細胞時，與經驗豐富的操作員進行手動處理相比，孔間細胞融合度的變異系數（CV）降低了40.2%（p<0.05），板間變異系數（CV）降低了60.2%（p<0.05）。

Seeding From Trough: HeLa

Seeding From Trough: T47D

當比較自動化與手動細胞接種時，細胞融合度的變異系數（%CV）。

討論/總結

自動化細胞培養工作流程可提升實驗的可重復性、效率及可擴展性。Cell Care STAR的“從培養槽接種"工作步驟通過以下方式提升實驗可靠性：

-      通過精準的液體處理技術，最大限度地減少人為錯誤。

-      減少研究人員的手動操作時間。

-      提供細胞培養步驟的全程追溯性。

-      通過精準的液體處理技術，降低關鍵細胞處理步驟（如移液速度、細胞混合周期及細胞分裝參數）執行過程中的變異性，從而提升數據質量。

Hamilton的Cell Care STAR是一種現成的解決方案，專為大規模生物醫學研究和藥物發現而設計，消除了手動變異，同時提高了數據質量和工作流程標準化，使科學突破更具成本效益。此外，Cell Control軟件允許批量調度和過程優化，進一步提高實驗室生產率。