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単一細胞(シングルセル)やスフェロイドの環境応答を長期間モニタリング! CytoCHECK / SpheroCHECK SPAchip Detection Kitシリーズ

掲載日情報:2024/08/30 現在Webページ番号:70960

SPAchip(Suspended Planar-Array Chips)は表面に蛍光色素をプリントしたシリコン製のマイクロチップです。細胞培養液に添加するだけで細胞内に取り込まれ、単一細胞(シングルセル)やスフェロイドのpH、カルシウム濃度、遊離ヒドロキシラジカルといった細胞質内環境を長期間にわたってモニタリングできます。細胞の生存率や細胞の生理的条件に変化を与えることなく、1か月以上の継続観察が可能です。遅延型の薬剤反応評価や細胞分化プロセスの観察などに有用です。

SPAchipによる細胞内環境のリアルタイム観察

細胞培養液中のSPAchipの蛍光シグナル

細胞培養液中におけるSPAchipの蛍光シグナル


HeLa細胞に取り込まれたSPAchipの蛍光シグナル

HeLa細胞に取り込まれたSPAchipの蛍光シグナル

  • 赤色(画像処理):SPAchip
  • 青色:DAPI(核)
  • 緑色:Phalloidine(アクチン)

SPAchipの緑色蛍光を赤に画像処理

SPAchipについて

SPAchip(Suspended Planar-Array Chips)は3W×3D×1H μmの大きさのシリコン製のマイクロチップです。ポリマーペンリソグラフィー(Polymer pen lithography、PPL)技術を用いて、チップ表面に蛍光色素を集積させることができ、区画を区切って複数の蛍光試薬を集積させることで、マルチカラーの蛍光デバイスとして用いることもできます。SPAchipの一辺は一般的な細胞直径の1/10ほどで、培養液に添加するだけでエンドサイトーシスを介して細胞内に取り込まれ、細胞内において表面蛍光色素の特性に基づいた環境応答性を示します。また、蛍光色素の代わりにタンパク質、核酸、糖質、脂質や化学プローブを修飾することで、多様な検出対象を評価することも可能です。

SPAchipへの蛍光色素のプリンティング

ポリマーペンリソグラフィーによるSPAchipへの蛍光色素のプリンティング

細胞内への取り込みの模式図

SPAchipの形状・大きさと細胞内への取り込みの模式図


動画

参考文献

  • Torras, N., et al., "Suspended Planar-Array Chips for Molecular Multiplexing at the Microscale.″ Adv. Mater., 28(7), 1449~1454(2016). [PMID:26649987]

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単一細胞解析用製品(CytoCHECK)の特長

スフェロイド解析用製品(SpheroCHECK)の特長についてはこちらをご覧下さい。
以下の性質により、単一細胞内の検出対象の変化を長時間にわたって観察できます。

  • SPAchipが取り込まれた単一細胞(シングルセル)の細胞内環境変化を経時的に観察できます。
  • 細胞内に取り込まれたSPAchipは細胞質に留まり、細胞外やオルガネラに拡散しません。
  • 蛍光色素が細胞内に拡散しないため、細胞毒性を低く抑えることができます。
  • 蛍光色素をチップ上に集積させることで、蛍光色素は濃度低下や分解から保護されます。
  • 蛍光退色の影響を受けにくい仕様です(1時間の強いレーザー光照射を13サイクル繰り返しても<20%の蛍光減衰しかみられません)。

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適用

  • 細胞生存率の測定
  • 細胞増殖率の測定
  • 細胞の画像解析

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対応した測定機器

  • 蛍光顕微鏡
  • High Content Screening(HCS)/ High Content Analyze(HCA)アナライザー*1
  • フローサイトメトリー

*1 HCS / HCAアナライザーを用いる場合は、20倍以上の倍率の対物レンズをご使用下さい。このほか固定波長フィルターを備えた広視野蛍光顕微鏡やイメージングシステムも使用できます。
マイクロプレートリーダーは、SPAchipの観察には適していません。FAQのQ-1. SPAchipはどのような実験機器で解析できますか?を併せてご確認下さい。


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製品ラインナップ

測定項目別Index


細胞内外のpH測定

細胞内外のpHを蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキットです。代謝中のpH変動や外部刺激に対する応答など、時間経過に伴う細胞の変化や応答をリアルタイムで捉えることができます。細胞の恒常性維持、代謝、細胞間情報伝達、薬剤の有効性・細胞毒性の評価、疾患メカニズムなどの研究に有用です。
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品名 測定波長 測定pH範囲 製品概要 商品コード
励起 蛍光

CytoCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit

CytoCHECK SPAchip
pH Green Single-Detection Kit
 ☞ 使用例 
488 nm 520 nm 4.5~7.5 細胞内外のpHを緑色蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキット。

 ☞ Application Note 

S-001-PHG*2
CytoCHECK SPAchip pH Red Single-Detection Kit CytoCHECK SPAchip
pH Red Single-Detection Kit
546 nm 610、707 nm 4.5~9.0 細胞内外のpHを赤色蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキット。 S-001-PHR
CytoCHECK SPAchip pH Dual Detection Kit CytoCHECK SPAchip
pH Dual Detection Kit
488 nm 520 nm 4.5~7.5 2種類の細胞内のpHを、それぞれ緑色および赤色蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキット。共培養実験において、それぞれの細胞の測定が行える。 D-001-PHGR
546 nm 610、707 nm 4.5~9.0

*2 2023年2月末より#CPS-001PCおよび#CPS-002PDは#S-001-PHGに商品コードが変更となりました。製品の仕様に変更はありません。


スフェロイド内外のpH測定

スフェロイドの細胞内外のpHを緑色蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキットです。pHの変動は、細胞の生存率、増殖率、代謝活性に直接影響し、最終的にはスフェロイドの形成と状態に影響を及ぼします。三次元細胞培養における再現性・信頼性の確保、および薬剤試験の有効性・細胞毒性を正確に評価するためには、最適なpH環境を維持することが不可欠です。がんの進行・転移、がん微小環境、薬剤の有効性・細胞毒性の評価、疾患メカニズムなどの研究に有用です。
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品名 測定波長 測定pH範囲 製品概要 商品コード
励起 蛍光
SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit SpheroCHECK SPAchip
pH Green Single-Detection Kit
 ☞ 使用例 
488 nm 520 nm 4.5~7.5
  • スフェロイドの細胞内外のpHを緑色蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキット
  • エキソサイトーシスの影響を受けにくく、細胞質内に留まる。
  • スフェロイドの形成前、形成中、または形成後に細胞に取り込まれる。
  • スフェロイドを分散させ、シングルセルを回収した後のトラッキングにも有用。
  • 三次元培養のイメージングとも併用可能。

 ☞ Application Note 

SS-001-PHG


細胞内のカルシウム濃度測定

細胞内のカルシウム濃度を蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキットです。ニューロンが電気インパルスを発すると、カルシウムイオンが急増します。この変化を測定することで、ニューロンの活動を間接的にモニターすることができ、脳機能の研究に使用できます。カルシウムシグナル、神経活動、シナプスの可塑性、神経変性疾患、薬理学などの研究に有用です。
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品名 測定波長 測定範囲 製品概要 商品コード
励起 蛍光
CytoCHECK SPAchip Calcium Single-Detection Kit CytoCHECK SPAchip
Calcium Single-Detection Kit
 ☞ 使用例 
488 nm 520 nm 10~1,000 μM 細胞内のカルシウム濃度を蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキット。

 ☞ Application Note 

S-002-CAG*3

*3 2023年2月末より#CCS-003CTは#S-002-CAGに商品コードが変更となりました。製品の仕様に変更はありません。


細胞内のカルシウム濃度と細胞内外のpHの測定

細胞内のカルシウム濃度と、細胞内外のpHを蛍光強度の変化で追跡できるSPAchipキットです。1つの細胞における分化開始、増殖、代謝状態の維持という能力をより良く理解するためには、生きた単一細胞の生理学を包括的に研究することが重要です。細胞機能、細胞生存率・細胞毒性、細胞分化の過程、代謝経路、ミトコンドリアおよび細胞の健康状態、薬剤の有効性の評価、酵素反応などの研究に有用です。
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品名 測定項目 測定波長 測定範囲 製品概要 商品コード
励起 蛍光
CytoCHECK SPAchip Calcium & pH Multi-Detection Kit製品外観 CytoCHECK SPAchip
Calcium & pH Multi-Detection Kit
 ☞ 使用例 
Calcium 488 nm 520 nm 10~1,000 μM 細胞内のカルシウム濃度と、細胞内外のpHのそれぞれを蛍光強度の変化によって追跡できるSPAchipキット。

 ☞ Application Note 

M-001-PC
pH 546 nm 610、707 nm pH 4.5~9.0

細胞内の遊離ヒドロキシルラジカル(•OH)の測定

細胞内の遊離ヒドロキシラジカルを蛍光強度の変化により特異的に追跡できるSPAchip Kitです。これまでの多くの研究により、細胞の生存、増殖、分化、細胞死、アポトーシス、フェロトーシスにおいて活性酸素がメッセンジャーとして働いていることが報告されています。神経変性疾患、がん治療、心血管系疾患、糖尿病および代謝活動、老化、炎症および自己免疫疾患などの研究に有用です。
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品名 測定波長 製品概要 商品コード
励起 蛍光
CytoCHECK SPAchip
OHrad ROS Single-Detection Kit
 ☞ 使用例 
488 nm 520 nm
  • 細胞内の遊離ヒドロキシルラジカル(•OH)を蛍光強度の変化によって特異的に追跡できるSPAchipキット。
  • 培地のpHの変化の影響は受けず、pHの変化による測定誤差を防止する。
  • 細胞内のエステラーゼと反応後に活性化されるため、細胞内ヒドロキシラジカルのみを検出できる。

 ☞ Application Note 

S-003-ROSG


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操作方法概略(細胞試料の場合)

①細胞の播種 ②化合物処理 ③マーカーの染色 ④細胞イメージの取得 ⑤画像解析
①細胞の播種 ②化合物処理 ③マーカーの染色 ④細胞イメージの取得 ⑤画像解析
①細胞の播種 ②化合物処理 ③マーカーの染色 ④細胞イメージの取得 ⑤画像解析
(96-/384- well plate) (High content cell imaging system) (画像取得・解析ソフトウェア)

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各種セルベースアッセイプラットフォームの適用の比較


CytoCHECK Kit Planar Array Suspension Array Live-cell Array
マルチプレックス化 Potentially High Very High High High
シングルセル Yes No No Yes
リアルタイム観察 Yes No No Yes
細胞内情報 Yes Yes Yes No


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使用例

CytoCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#S-001-PHG

フローサイトメトリーによるpH検出結果

Intercellular pH Calibratorを用いて細胞内外のpHを平衡化させた後、細胞外遊離および細胞内それぞれについてSPAchipを用いてpHを測定した。

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Intercellular pH Calibratorを用いて細胞内外のpHを平衡化させた後、細胞外遊離および細胞内それぞれについてSPAchipを用いてpHを測定した。

SPAchipによる細胞内外のpH測定

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SPAchipによる細胞内外のpH測定

細胞外SPAchipのpHの計算値は7で、DMEM培地のみとアンチマイシンAで処理した細胞間に有意差は見られなかった。一方、細胞内に取り込まれたSPAchipは、アンチマイシンAで処理した細胞内では、pHが6以下の大幅な低下を示した(***p‹0.001)。

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SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#SS-001-PHG

さまざまなpHによる蛍光強度の変化

pH検出用SPAchipの蛍光スペクトル

蛍光波長

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測定波長(励起:488 nm、蛍光:520 nm)

SPAchipを取り込ませたHEK293細胞株からスフェロイドを形成させた。Intercellular pH Calibratorを用いてスフェロイド内外のpHを平衡化させた後、SPAchipの蛍光強度を測定した。

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SPAchipを取り込ませたHEK293細胞株からスフェロイドを形成させた。Intercellular pH Calibratorを用いてスフェロイド内外のpHを平衡化させた後、SPAchipの蛍光強度を測定した。



SPAchipを取り込ませたHEK293細胞株におけるスフェロイド形成過程のタイムラプス画像

SPAchipテクノロジーにより、スフェロイド形成におけるさまざまな時点でのpHを測定できる。下図は、HEK293細胞株(ヒト胎児腎臓由来)をSpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#SS-001-PHG)とインキュベートして取り込ませた後、スフェロイドの形成を経時的に観察した。

赤色:生細胞の核(DRAQ5染色)

SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#S-001-PHG)の内在化によるHEK293細胞株(ヒト胎児腎臓由来)のスフェロイド形成のタイムラプス(24時間後) SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#S-001-PHG)の内在化によるHEK293細胞株(ヒト胎児腎臓由来)のスフェロイド形成のタイムラプス(28時間後) SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#S-001-PHG)の内在化によるHEK293細胞株(ヒト胎児腎臓由来)のスフェロイド形成のタイムラプス(48時間後) SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#S-001-PHG)の内在化によるHEK293細胞株(ヒト胎児腎臓由来)のスフェロイド形成のタイムラプス(52時間後)
24時間後 28時間後 48時間後 52時間後

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さまざまなpHにおけるスフェロイド内外の観察

SPAchipを取り込ませたHEK293細胞株からスフェロイドを形成させた。Intercellular pH Calibratorを用いてスフェロイド内外のpHを平衡化させた後、SPAchipの蛍光を測定した。赤色蛍光はDRAQ5で染色された生細胞の核を示す。

SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#S-001-PHG) SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#SS-001-PHG)の内在化によるHEK293細胞株(ヒト胎児腎臓由来)のスフェロイド形成(pH5.5) SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#S-001-PHG)の内在化によるHEK293細胞株のスフェロイド形成(pH6.5) SpheroCHECK SPAchip pH Green Single-Detection Kit(#S-001-PHG)の内在化によるHEK293細胞株のスフェロイド形成(pH7.5)

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CytoCHECK SPAchip Calcium Single-Detection Kit(#S-002-CAG

細胞内カルシウム濃度測定の創薬への応用例

蛍光顕微鏡によるリアルタイム細胞アッセイの概略

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蛍光顕微鏡によるリアルタイム細胞アッセイの概略

Mia PaCa-2細胞(ヒト膵臓がん由来)およびSH-SY5Y細胞(ヒト神経芽腫由来)内のSPAchipのハイコンテント共焦点イメージング装置による蛍光観察像

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Mia PaCa-2細胞(ヒト膵臓がん由来)およびSH-SY5Y細胞(ヒト神経芽腫由来)内のSPAchipのハイコンテント共焦点イメージング装置による蛍光観察像

各細胞は0.05~5,000 nMの濃度範囲で10倍毎に希釈調製したDoxorubicin(Doxo)で処理を行った。




細胞内カルシウム濃度の蛍光顕微鏡による経時的な解析

Mia Paca-2細胞

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Mia Paca-2細胞

SHSY5Y細胞

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SHSY5Y細胞

それぞれの細胞にDoxorubicin(Doxo)を添加後、5日間にわたって、細胞質内のカルシウム濃度の経時的な上昇が観察された。

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CytoCHECK SPAchip Calcium & pH Multi-Detection Kit(#M-001-PC

SH-SY5Y細胞株(ヒト神経芽腫由来)の細胞内カルシウムおよびpHの蛍光顕微鏡による観察


カルシウム pH
  • 緑色:カルシウム(励起 488 nm/蛍光 520 nm)
  • 青色:核
  • 赤色:pH(励起 546 nm/蛍光 610 nm、707 nm)
  • 青色:核

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CytoCHECK SPAchip OHrad ROS Single-Detection Kit(#S-003-ROSG

線維芽細胞1095SK細胞株内のROSの検出


線維芽細胞1095SK細胞株のROSの検出図A 線維芽細胞1095SK細胞株のROSの検出図B

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  • 緑色:ROS
  • 赤色:細胞質(CellMask Plasma Membrane Stain、Thermo Fisher Scientific社)
  • 青色:核(Hoechst 33342)
  • スケールバー:20 μm

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キット内容

  • Sterile assay buffer
  • Cotrol SPAchip
  • Assay SPAchip

キットにより内容は異なります。

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FAQ

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価格 AFC000040,AFC000060,AFC000070,AFC000090,AFC000050,AFC000080,AFC000100

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お問い合わせ先

(テクニカルサポート 試薬担当)

reagent@funakoshi.co.jp

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