让细胞计数更稳:自动化成像如何提升准确性与精密度

2026-06-02 16:04:01, 赛默飞生命科学 赛默飞世尔科技生命科学产品


适用场景

细胞培养维护、转染、流式细胞术、高内涵成像、单细胞分析和功能筛选等流程,都需要稳定的细胞浓度和活率检测数据。计数环节越稳定,后续实验的可比性越强。



为什么细胞计数会影响整套实验?



细胞计数和活率检测通常是细胞实验的第一步。若这一环节出现偏差,后续接种密度、细胞生长状态、样本间比较以及试剂用量都会受到影响。对于定量实验而言,计数误差会被持续传递,最终表现为实验重复性下降、批间结果波动,甚至实验失败。

要获得更可靠的细胞计数结果,关键不只是“数得更快”,而是让每一次计数都遵循同样的样品处理、成像条件和分析标准。



手工计数的挑战:主观判断太多



血球计数板操作灵活,但也引入了较多人为差异:聚焦是否准确,光强是否合适、边界细胞是否纳入、碎片是否排除、活/死细胞如何判读,都会影响结果。不同操作者对同一样本的判断不一致,是手工计数差异的重要来源。

不同操作者使用血球计数板和 Countess 3 FL 计数时的变异比较。自动化成像计数可降低操作者间差异。

应用价值

Countess 3 / Countess 3 FL 通过自动对焦、自动光照和定量图像分析,将原本依赖经验的步骤标准化,减少人为主观判断对结果的影响。



建立稳定流程:从样品到结果的6个关键动作



  • 制备均一的单细胞悬液,上样前立即混匀。

  • 需要染色时,固定染色比例、时间和操作方式;当使用台盼蓝染色时,通过离心或从试剂管顶部吸取的方式,来避免颗粒物的污染。

  • 平稳加载计数 slide,避免气泡;上样后静置约20秒,使细胞沉降到统一焦平面。

  • 选择或建立合适的 instrument protocol,优先使用自动对焦和自动光强。

  • 检查细胞识别结果,并使用一致的 size、circularity、intensity 等 gating 条件。

  • 需要高精密度时进行技术重复,并导出结果和图像,便于追溯。

Countess 3 的计数面积接近四个传统血球计数格,有助于降低局部分布不均带来的随机误差。



重复测量要有效,先把取样误差降下来



重复计数可以降低随机误差,但前提是每一次取样都尽可能代表原始样本。计数前应充分混匀,并从管中部吸取样本,避免因沉降、局部浓度差或移液手法带来偏差。

同时,细胞离开适宜培养环境后活率可能随时间变化。多个 replicate 应尽量连续完成,并让染色时间差异保持最小。

同一样本相隔数分钟再次计数,个别细胞活/死状态已经发生变化,提示计数应尽快完成。

数据提示

同一 slide 在同一仪器上重复测量时,技术重复 CV 可低至约1-2%;独立取样产生的 biological replicate CV 约为11%。这说明样品处理、混匀和移液往往比仪器本身贡献更大的变异。



面对细胞结团:识别边界,避免低估浓度



结团样本常见于贴壁细胞消化不充分、细胞状态不佳或样本处理不均匀的情况下。如果无法识别团块内部的单个细胞,多个细胞可能被当作一个对象计数,从而低估总浓度。

Countess 3 / Countess 3 FL 可在复杂 clump 中识别 singlets,并报告 percent aggregation,帮助判断样本质量。一般来说,3个或更多细胞形成的团块可视为 aggregate。

自动识别团块中的单个细胞,并提示 aggregation,有助于发现样本质量问题。



成像设置:对焦和光强决定识别稳定性



01


Focus:对焦不准会改变活/死判读

在台盼蓝活率检测中,活细胞通常呈现较亮中心和较暗边缘;死细胞呈现更均匀的深色染色。若图像失焦,细胞边缘、中心亮度和染色对比都会发生变化,导致活细胞被误判为死细胞。

正确对焦与错误对焦下,同一样本的细胞识别结果明显不同。

02


Light intensity:太亮或太暗都会影响阈值

明场光照过强会降低细胞边界对比,光照不足则会提高背景并模糊目标;荧光计数中,激发强度需要在提高信噪比和避免图像过曝之间取得平衡。

如果需要比较不同样本间的荧光强度,建议使用 Countess 3 FL 的 FL lock 固定 LED 强度,避免自动光照导致不同样本的强度设置发生变化。

明场

荧光

明场和荧光成像中,光强设置会影响背景、对比度和阈值稳定性。



Gating:把“筛选标准”固定下来



Gating 用于排除碎片、非目标对象和异常形态细胞。常用参数包括 size、circularity 和 intensity。对于需要比较的样本,必须使用一致的 gating 策略,否则阈值变化本身就可能成为新的偏差来源。

建议将经过验证的 gating 条件保存为 protocol,在同一实验、同一项目或同一团队内复用,保证跨操作者和跨批次结果更可比。

通过 circularity 等门控排除不规则对象,并将设置保存为 protocol。



跨仪器结果可比吗?关键仍是样品均一性



在相同 protocol 和试剂条件下,同一样本在不同 Countess 仪器之间的 CV 约为5%。这类差异主要来自每台仪器在 slide chamber 中拍摄到的视野略有不同;如果细胞在 chamber 内分布不均,低浓度样本尤其容易受到影响。

因此,要实现跨仪器、跨用户和跨实验的可比结果,最重要的是建立规范化样品制备流程,并保持一致的成像和分析条件。

同一仪器上的技术重复 CV 较低,独立取样产生的变异更高。

不同仪器间 CV 约为5%,主要与成像视野差异和样本分布均匀性有关。



实验室可直接采用的计数检查清单



稳定的细胞计数,不靠经验“多看几眼”,而靠可控的样品制备、标准化的图像采集和可复用的分析规则。自动化成像计数让这些关键步骤更容易被复制,也让跨用户、跨仪器和跨实验的结果比较更可靠。



订购信息



资料来源:Thermo Fisher Scientific 应用说明《Improving cell counting accuracy and precision with automated, image-based counting》,APN-14182675。

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