Эта публикация отражает содержание доклада «Хемидокументирующие системы Fusion Vilber», вошедшего в программу мультиконференции «Life Sciences, биотехнологии и аналитическая химия в современных условиях. Взгляд на Восток?», состоявшейся 9 ноября 2022 г. в Москве.
Продакт-менеджер «Диаэм» по направлению «Системы визуализации», специалист по продукции компании Vilber Анастасия Жирякова рассказала о хемидокументирующих системах Fusion для детекции хемилюминесценции, флуоресценции, биолюминесценции для получения изображений.
Vilber: основа деятельности — разработка исследовательских УФ инструментов
Компания Vilber расположена во Франции, завод находится непосредственно под Парижем. Региональные офисы Vilber есть еще в Китае и Германии. У компании более100 представительств в странах мира, в том числе в России, где эксклюзивным представителем стала «Диаэм», а также более 20 оснащенных лабораторий по всему миру — то есть Vilber — это глобальный игрок на мировом рынке.
Компания начинала свое развитие с 50-х годов XX века как стартап: она специализируется в области УФ инструментов и занималась только этим направлением. Такая узкая специализация и внедрение инноваций в этой области вместо обращения к широкому спектру продукции позволяет производителю сохранять лидерство, а ее представителям, в том числе «Диаэм» — получать от нее первыми различные инновационные технологии. И сейчас Vilber производит ультрафиолетовые кабинеты и лампы, облучатели, радиометры, а также системы документирования, о которых пойдет здесь речь.
Первая такая система появилась в 80-х годах прошлого века: она выглядела как колпак с камерой, который можно было ставить на любой трансиллюминатор и получать изображения.
А в 2002 была первая система для документирования вестерн-блоттинга, внешний вид которой представлен на слайде.
Системы Fusion: новая эра документирования
С тех времен модельный ряд изменился. Здесь представлена система Fusion FX7, а слева — изображения образцов, которые были получены — не только гелей, но и мелких животных, растений, объектов в пробирках, чашках Петри, на чипах и т. д.
Сфера применения Fusion FX7
Система пригодится всем, кто занимается изучением хемилюминесценции, биолюминесценции, работаете с УФ флуоресценцией или использует ИК свет.
Объектами исследования могут быть все виды блотов, все виды гелей нуклеиновых кислот и белков, растения, мелкие животные in vivo и in vitro, образцы в планшетах, чашках Петри и другие.
Секрет непревзойденной чувствительности при детекции хемилюминесценции
Делая акцент на модельном ряде систем, документирующих хемилюминесценцию, невозможно обойти стороной их непревзойденную чувствительность, которая позволяет этим системам получать сигналы и детектировать малейшие концентрации искомого образца.
В первую очередь заслуживает внимания оптика, которой оснащены такие системы для получения высокого качества изображения, к которому стремятся исследователи, в том числе для количественного анализа образцов.
Поэтому при выборе системы в первую очередь следует обращать внимание на камеру и ее оптические характеристики, заявленные производителем.
В приборе Fusion FX7 представлена 16-битная CCD камера исследовательского уровня, которая позволяет без каких-либо «мертвых» пикселей получать изображения с 65 тысячами уровней серого.
Система для детекции хемилюминесценции, в отличие от системы флуоресценции, отличается в принципе большим ценовым порядком; при этом для документирования сигнала потребуется большая длительность экспозиции хемилюминесценции, а значит, и камере потребуется охлаждение.
Именно характеристика температуры, до которой охлаждается камера, дает понятие о необходимой чувствительности.
На слайде приведены примеры результатов, полученных с использованием системы, которая охлаждает на «-50 градусов» от комнатной температуры, и с помощью системы Fusion FX7, для которой этот параметр заявлен как «-90 градусов». Такое глубокое охлаждение позволяет зафиксировать сигналы в образцах с концентрацией до одного пикограмма: на иллюстрации красным выделены две полосы (сигналы белков), которые можно потерять в случае недостаточно глубокого охлаждения.
Итак, при выборе системы после оптики стоит уделить внимание температурным характеристикам: камера с более глубоким охлаждением дает лучший результат соотношения сигнал/шум. В системе Fusion FX7 охлаждение камеры реализовано на четырехступенчатых охладителях Пельтье.
Следует отметить, что производители по-разному указывают характеристики своих приборов. Например, Vilber называет разрешение камеры и разрешение изображения, достигаемое программным путем. Но некоторые другие изготовители оборудования приводят только одну характеристику. Если же сравнить современные приборы, то у Thermo FS, ушедшего с российского рынка, было разрешение изображения 9 Мпикс, у Vilber оно составляет 20 Мпикс, то есть по оптическим характеристикам это на порядок выше. Применительно к электрофорезным гелям это может быть несущественно, разницы можно и не увидеть. Но если речь идет о малых количествах, о пикограммах — именнохемилюминесценция, как и показано на слайде, позволяет увидеть сигналы, которые будут утеряны при использовании оборудования классом ниже. В этом очень важное преимущество топовых моделей систем документирования.
Увеличение без оптических аберраций
Не менее уникальна технология, которую в своих системах реализует Vilber, отказываясь от зума как от такового для того, чтобы избежать аберраций, появление которых возможно при изменении кривизны линз.
Вместо этого в системах Vilber используются линзы с самой широкой апертурой f/0,7 — значением, которое не удалось превзойти другим производителям. Понятно, что при значении апертуры f/0,95 просвет линзы меньше: чем больше апертура, тем больше линза собирает света, тем более чувствительным получается изображение без каких-либо оптических аберраций.
Также важен динамический диапазон. У систем Fusion этот параметр составляет 4,8 — это оптическая глубина, которая позволяет получать широчайшую линейность. При этом слабые сигналы усиливаются без насыщения более ярких, как результат — линейная зависимость без перенасыщения более ярких сигналов, что позволяет сделать анализ более точным.
Всем известно, что в гель-документирующих системах стоят черно-белые камеры, а цветное изображение достигается путем наложения цвета с помощью программного обеспечения. Так становится возможным визуализировать цветные маркеры: пользователь получает автоматическое наложение сигнала на изображение, соответственно, можно видеть полосы сигналов, при этом существует прямая визуализация концентрации полос: по присутствию более насыщенного сигнала понятно, где больше концентрация.
А реализация увеличения изображения при использовании фиксированных линз в системах Fusion достигается при помощи другого приема.
Vilber предлагает использовать для этого четыре положения образца в темной комнате: с перемещением лотка, на котором размещается образец, реализуется увеличение и можно использовать разные размеры блотов и разное поле зрения.
Итак, при неподвижных линзах увеличение достигается путем изменения положения блота в темной комнате с минимальным расстоянием между камерой и образцом в 18 см (для самой высокой чувствительности) и возможностью отрегулировать высоту лотка в четырех уровнях с выбором соответствующего поля зрения.
Детекция флуоресценции и мультиспектральные возможности
Системы Fusion документируют флуоресценцию и хемилюминесценцию. Рассмотрим их работу с флуоресцентным сигналом и мультиплексные возможности.
Система может быть оснащена спектр-капсулами — мощными источниками света, сфокусированного для равномерного освещения и высокой мощности. В них используются высококлассные лазеры — соответственно, эти спектр-капсулы позволяют дооснастить систему восемью источниками света в диапазоне от УФ до ИК.
Систему можно купить как с одной капсулой, так и сразу с восемью, доукомплектовать соответствующими узкополосными фильтрами и работать с большим количеством красителей в любой области спектра.
Мультиплексные изображения можно получить при использовании, к примеру, двух источников света и разных красителей, чтобы разделить в исследуемом образце несколькобелков. При этом программа получает изображение красителя, одновременно обнаруживает сразу несколько белков и автоматически накладывает полученные изображения одно на другое. Результат — картинка с мультиплексным изображением.
Документирование гелей белков и НК
Помимо хемилюминесценции и флуоресценции можно использовать Fusion FX7 для документирования гелей нуклеиновых кислот или белков.
Для этого систему комплектуют трансиллюминатором, выбирая нужный вариант: при использовании белкового геля — трансиллюминатор с белым светом, доступен также ультрафиолетовый трансиллюминатор.
Следует отметить, что Vilber давно отказался от коротковолновых источников света: пользователь не увидит в приборах значения вроде 254 нм — доступны источники с длинами волн 312 нм, 365 нм, есть также система, где можно переключать между двумя этими длинами волн.
Следует отметить, что Vilber давно отказался от коротковолновых источников света: пользователь не увидит в приборах значения вроде 254 нм — доступны источники сдлинами волн 312 нм, 365 нм, есть также система, где можно переключать между двумя этими длинами волн.
Кроме того, доступен трансиллюминатор синего цвета — это запатентованная безопасная технология: известно, что ультрафиолетовый свет разрушает ДНК, и если впоследствии исследуемый образец нужно как-то использовать, вырезать, то можно задействовать при имеющейся возможности синий свет и безопасные красители.
Вся Европа стремится к безопасной работе, давно уходит от йодистого пропидия и коротковолнового ультрафиолета — потому разработан такой вариант безопасной работы в синем свете.
Трансиллюминаторы, которыми сейчас комплектуют Fusion, возможно использовать отдельно, если есть такая задача. Но при этом придется заказать отдельно кабель: дело в том, что специальный лоток, который вставляется в трансиллюминатор, доступен, а кабель для включения его в розетку нужно заказывать отдельно. Но это возможно при наличии соответствующих задач.
Здесь приведены примеры изображений, которые получены с разными красителями в УФ флуоресценции, в синем свете; мы можем видеть использование красителей SYBR иколориметрические красители с использованием белого видимого света.
Программное обеспечение для систем Fusion
Программное обеспечение компания Vilber поставляет бесплатно. При этом любой апгрейд тоже проводится бесплатно специалистами «Диаэм».
С помощью этого специализированного софта можно редактировать и анализировать изображения. Пользователь может вносить различные записи, а также анализировать полученные сигналы: подсчитывать молекулярный вес, концентрацию и т. д.
Для анализа изображений в этом ПО есть модуль количественной оценки, а также модуль подсчета молекулярного веса. При рассмотрении образцов в чашках Петри можно считать колонии, то есть использовать систему как счетчик колоний — соответствующий модуль тоже есть в ПО.
Результаты пользователя сохраняются в Excel и формате PDF, а если нужно нативное (не отредактированное) изображение его можно сохранить в формате tif.
В программном обеспечении происходят автоматическое определение полос и автоматический подсчет. Вот как это происходит: простым последовательным нажатием кнопок «Next» система обсчитывает результаты и дает на выходе файл MS Excel с количественными показателями, туда же можно вставить и картинку.
Кроме того, программное обеспечение позволяет реконструировать полученное изображение в 3D, чтобы на пиках оценить насыщенность, концентрацию: по пикам можно понять, где больше и где меньше вещества. Так получается прямая визуализация количества и возможно получение количественных результатов.
Системы Fusion полностью комплементарны нормам и стандартам GLP. При этом компания все свои валидационные документы предоставляет бесплатно.
Запись необработанных данных в формате tiff (*.tif) оказалась крайне важным моментом в случае необходимости показать, что определенное изображение было получено именно таким, а не представляет собой результат какого-либо редактирования. Соответственно, и отчет GLP можно получить в формате PDF, если есть необходимость. Так что Fusion — этовсегда надежность и согласованность, а также стандартизация исследовательских процессов.
Гарантии и долговечность оборудования Vilber
Компания «Диаэм» на все оборудование, в том числе на гель-документирующие системы дает гарантию 1 год. У компании есть обученные сервис-инженеры, которые выезжают к пользователям, устанавливают оборудование, помогают разобраться с программным обеспечением.
Если возникают какие-либо задачи, нерешаемые для наших специалистов, французские коллеги всегда могут напрямую подключиться по TeamViewer и оказать помощь в решении каких-то задач онлайн. «Диаэм» акцентирует внимание на том, что у компании всегда есть поддержка по решению любых задач.
Что касается гарантии и долговечности оборудования, можно отметить интересные факты. «Диаэм» сотрудничает с Vilber в течение 20 лет; за эти годы клиентам «Диаэм» было поставлено много различного оборудования от этого французского производителя. И сегодня в разных лабораториях России исправно работают различные приборы: например, в университете г. Белгорода работает система с колпаком, изображенная на первом слайде нашей презентации. Исследователи очень довольны этой камерой, их устраивает качество ее работы, и единственное, о чем они спросили — это о возможности модернизировать выгрузку данных, поскольку на дискетах это делать уже неудобно.
А значит, можно сделать вывод: эта система столь долговечна, что даже со времен, когда сохранение данных на дискетах было привычной процедурой, она работает до сих пор — и до сих пор качеством изображения для рутинных гелей пользователь доволен.
Сложностей в поставках на момент доклада нет: «Диаэм» и Vilber — давние партнеры, причем «Диаэм» — эксклюзивный представитель Vilber в России. У французского производителя были определенные сложности с поставками оптики из Японии, но это в прошлом. А у «Диаэм» на складе есть системы E-box, есть Quantum, который подключается к компьютеру, и Fusion FX6 и Fusion FX7 скоро поступят.
Что же касается сравнения чувствительности изображения, полученного программным путем и на пленке, мы считаем, что сегодня налицо общая тенденция к тому, чтобы пользователь мог получить картинку и на ее основе получить числовой результат. То есть когда пользователь берет гель, он имеет стандарты с молекулярным весом, программное обеспечение выполняет расчеты, помогая понять, какие полоски какой молекулярной массе соответствуют. Таков удобный и современный подход к исследованиям.
Другие преимущества систем Fusion
Говоря о прочих преимуществах систем Fusion, следует отметить цельнометаллическую темную комнату.
Очень многие производители в настоящее время изготавливают компоненты своих систем из пластика. Все выдвигающиеся панели, на которые исследователь кладет гели, атакже другие части темной комнаты при этом могут получать такие поломки, с последствиями которых потом очень трудно справиться.
А система Fusion, изготовленная из металла, действительно обеспечивает долговечность.
Следует упомянуть лазерную систему позиционирования блота, которая помогает положить образец для предпросмотра так, как удобно пользователю, и центрировать образец.
У приборов есть электромагнитная система блокировки дверей: если пользователь открывает дверь, источник ультрафиолетового света автоматически выключается.
Если нужно выдвинуть трансиллюминатор и вырезать образец с ДНК, можно открыть дверь, выдвинуть трансиллюминатор, по инструкции дважды нажать на кнопку включения, и он будет работать автономно. Единственное, о чем при такой работе нужно помнить — о том, что это ультрафиолетовое излучение, от которого нужно себя обезопасить. Компания предлагает для этого очки, маски и другую продукцию, чтобы пользователь мог защитить лицо, руки, шею и пр.
Модельный ряд гель- и хемидокументирующих систем
Среди гель- и хемидокументирующих систем Fusion есть системы соло и FX.
У систем соло — открытый доступ к камере, в них нужно вручную менять фильтр, если у пользователя их несколько — но это в принципе и все, что нужно на них делать вручную. Эти системы несколько дешевле: есть базовая комплектация, в таком приборе можно работать только с хемилюминесценцией и смотреть только блоты, но нельзя поставить туда трансиллюминатор. А далее систему, как конструктор, можно доукомплектовать трансиллюминаторами и различными источниками света для большего количества задач. Все это в известной мере зависит от бюджета, и «Диаэм» готова предложить решения для любого бюджета и любых задач.
Например, система E-box для документирования флуоресценции — это простейшее средство для документирования гелей белков и нуклеиновых кислот, если говорить о системах модельного ряда для документации флуоресценции. Цена таких приборов находится в диапазоне 600-800 тысяч рублей в зависимости от комплектации.
Если говорить о системах для детектирования хемилюминесценции, цены находятся в диапазоне 2-3 млн рублей (системы соло с открытым доступом к камере — несколько дешевле). Например, при комплектации системы Fusion FX7 комплектовали трансиллюминаторами, источниками света, несколькими фильтрами — при таких характеристиках цена получилась в районе 3 млн рублей.
Быть в курсе достижений своих пользователей
Следует отметить, что на сайте производителя собрано много публикаций, в подготовке которых использовалось оборудование Vilber, и ознакомиться с этими публикациями можно прямо на веб-ресурсе компании. Производитель очень гордится своей причастностью к достижениям обладателей своих систем и кропотливо собирает статистику о том, что удалось сделать с использованием их документирующих систем. В частности, системы Fusion «причастны» к написанию работ, которые впоследствии получили Нобелевскую премию. Например, в 2020 г. француженка и американка получили Нобелевскую премию за развитие методов редактирования генома, воспользовавшись системами Fusion.
Остается и клиентам «Диаэм» пожелать работать на системе, благодаря которой получают столь высокое признание в научном мире.
Дополнительные вопросы о представленной продукции можно задать Анастасии Жиряковой:
по телефонам 8 (910) 732-44-12, 8 (495) 7450508 доб. 188
или электронной почте voronezh@dia-m.ru.
Видео вебинара «Хеми документирующие системы Fusion Vilber»
Новость о мультиконференции «Life Sciences, биотехнологии и аналитическая химия в современных условиях. Взгляд на Восток?»
Другие видео мультиконференции:
- «Реагенты для работы с ДНК и РНК — привычное и новое» — доклад Светланы Олейниковой («Диаэм»);
- «Соревнование Запада и Востока: культивирование клеток в планшетах, пробирках, колбах» — доклад Кристины Яковлевой («Диаэм»);
- «Опыт работы лаборатории с неинвазивными датчиками онлайн мониторинга биомассы Aquila CGQ при культивировании в колбах в шейкере-инкубаторе» — доклад Юлии Паниной (лаборатория функциональной геномики ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН);
- «Перспективы биотехнологии без европейского оборудования: культивирование в биореакторах различного типа» — доклад Кристины Яковлевой («Диаэм»);
- «Обзор датчиков компании Hamilton» — доклад Дмитрия Олейникова (Hamilton);
- «Культуральный пластик, сырье и среды для микробиологического и клеточного культивирования» — доклад Резеды Тухбатовой и Елены Воронцовой («Диаэм»);
- «Культивирование E. coli в биореакторах Minifors. Контроль и оптимизация условий» — доклад Павла Бобровского (лаборатория генной инженерии ФГБУ ФНКЦ ФХМ ФМБА);
- «Сепарация, гомогенизация, фильтрация, концентрирование, очистка, хранение в объемах пилотного производства» — доклад Леонида Усовича («Диаэм»);
- «Мультиконференция. Доклад. Опыт применения системы капиллярного электрофореза «BiOptic Qsep1-Plus» для генотипирования кормовых культур» — доклад Анастасии Шамустакимовой (н.с. лаборатории молекулярно-генетических исследований кормовых культур ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса»);
- «Демонстрация биореактора Minifors, Infors» — доклад Кристины Яковлевой («Диаэм»);
- «Оборудование и реагенты для белкового электрофореза и блоттинга» — доклад Анастасии Веткиной («Диаэм»);
- «Клеточный анализ: биоимиджинг и флуоресцентная микроскопия: комплексные решения и рутинные микроскопы» — доклад Сергея Ирхина («Диаэм»);
- «Основа основ: среды, добавки, матригели и пластик для рутинных культуральных работ и для работы с ИПСК и МСК» — доклад Елены Воронцовой («Диаэм»);
- «Проточная цитометрия в современной лаборатории: проточный цитометр 7S, BioSino» — доклад Сергея Ирхина («Диаэм»);
- «Демонстрация проточного цитофлуориметра 7S, BioSino, знакомство с прибором, демонстрация ПО, разбор и анализ результатов» — доклад Ольги Миянович («Диаэм»).