对于许多生物学家而言，使用标记和标签来解析和鉴定细胞中的组分和目标，好处可不少。细胞标记和标签帮助科学家更好地理解许多重要的事件，但是问题来了，这些报告基团是否会影响天然的细胞状态和测量结果。无标记技术是细胞生物学家和制药公司青睐的另一种方法。通过这种方法，研究人员可研究活细胞，而不用担心荧光标记是否会造成二次影响。同样地，制药方面的研究人员也一直在寻找方法来筛选候选药物，他们希望尽可能接近生理条件。这里，我们介绍了一些研究人员在活细胞分析中使用的无标记技术。
电阻抗检测
ACEA Biosciences公司通过xCELLigence实时细胞分析（RTCA）技术来提供无标记分析，它检测电阻抗，以评估细胞与培养板的粘附程度。电极整合在一次性的E-Plate微孔板底部，实时检测电阻抗。因此，细胞数量、粘附和形态的变化都可以检测到。这种技术广泛应用在多个领域。例如，xCELLigence RTCA Cardio系统就可以监控心肌细胞的自发跳动，用在心脏不稳定药物的治疗过程中。他们第二代的CardioECR系统还包含场电位电极，可监控电活动，并提供刺激性的起搏功能。据ACEA Biosciences全球产品经理Leyna Zhao介绍，研究人员可研究心脏病患者的细胞，查看心肌细胞的形态、跳动功能和电活动，这样就能筛掉对心肌细胞有不良影响的化合物。随着越来越多的癌症药物以抗体或免疫细胞疗法的形式出现，研究人员也在寻找一种分析，以检测抗体或免疫细胞的功效。ACEA Biosciences的技术也提供了一种自动化的均质筛选平台，可捕获免疫细胞杀死特定癌细胞的动力学。“研究人员希望有一种分析能预测改造后的T细胞，如CAR-T细胞，是否在癌细胞上有良好的功效，”Zhao谈道。当免疫细胞加入附着在电极板上的肿瘤细胞时，这种分析利用电阻抗来测定细胞死亡。由于免疫细胞不附着，它们不会对电阻抗产生影响。
叠层成像
叠层成像（ptychography）是一种使用相移显微数据来生成高保真、高对比度图像的方法。英国Phase Focus公司在它的无标记成像和分析系统Phasefocus VL21中就使用了叠层成像。这家公司的副总裁Tracey Zimmerman表示，与传统的相差显微镜不同，叠层成像对细胞很温和。“由于635 nm激光二极管的功率要求低，照明的影响几乎可忽略不计，”她说。同时，另一个独特之处在于它能够收集细胞厚度和细胞体积的数据。这些数据可用于平滑肌收缩分析，有助于哮喘药物的开发。
像素测定
Digilab提供了另一个以显微镜为基础的系统。MIAS-2™多模式显微镜以及eaZYX™ Image Analyzer成像软件是一套数字成像系统。它利用高分辨率的CCD照相机来生成活细胞的图像，而不使用标签。“它通过计算和记录像素来做到这一点，”Digilab的CEO Sid Braginsky如是说。“通过这个，它能成像细胞运动、形态变化、细胞通讯或再生组织工程。”这个系统是基于以高分辨率和高放大倍数拍摄的图像能够像素化的能力。为了创建图像，它采用了“尺度空间”的概念，从空间、光谱和时间特征上来识别对象。“只要图像是以像素化的视频图像拍摄的，”Braginsky谈道，“MIAS-2就能告诉你细胞的大小、细胞中发生的事情以及细胞如何通讯。”MIAS-2是高内涵以及高通量的，它测定1536孔板，并且可与机器人系统整合实现自动化的细胞分析。
代谢产物标记
Seahorse Bioscience（最近被安捷伦公司收购）则利用基于荧光的固态传感器来检测代谢产物，以检测培养基中分析物浓度的实时变化。这种方法是基于两方面的测定：细胞耗氧率和质子产生的速率。细胞会消耗培养基中的氧气，这可通过氧特异的荧光基团来监控。同样，细胞经历糖酵解，它们释放质子，也可以通过质子特定的荧光基团来测定。Seahorse的XFp Cell Energy Phenotype Test通过这两项测定，来确定细胞的代谢状态，或给出细胞健康的信息。测量结果是一个四象限图，它们代表了四种不同的细胞代谢状态：需氧（主要是有丝分裂后的细胞，如神经元）、高能（如增殖细胞或活化的巨噬细胞）、糖酵解（大多是癌细胞）和静止期（稳定的细胞）。不同类型的细胞有着不同的能量表型，这个现象是十分有用的。“此分析能帮您在几分钟之内从代谢上对细胞进行分型，”Seahorse的首席科学官David Ferrick说。“通过这个，您能够更深入地了解通路，或检验药物是否会将细胞推向另一表型。”Seahorse最近推出了XFp仪器，让研究人员可快速轻松地开展此分析。当然，代谢方面的专家可能对它的旗舰产品XFe有兴趣。
与以往相比，如今的细胞分析能从活细胞的图像中提取出更多信息。接下来，我们有望看到更高通量的系统，配合药物筛选等研究。而无标记技术在活细胞分析中也将更为普遍，因为发现更多，干扰更少。
