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高内涵功能组学筛选技术手册 高内涵功能组学 筛选技术手册 HIGH-CONTENT SCREENING（HCS） 上海吉凯基因化学技术有限公司 SHANGHAI GENECHEM CO.,LTD. 本手册为吉凯基因版权所有，未经许可禁止全部及部分复制地址：上海张江高科技园区爱迪生路332号 电话：021总机） 上海吉凯基因化学技术有限公司 Version GA121.1 SHANGHAI GENECHEM CO.,LTD. 0102 01 02 目录 CONTENTS 高内涵功能组学筛选技术手册 HIGH- CONTENT SCREENING（HCS） HCS是什么 03 HCS可以做什么 04 HCS的优势 05 HCS对科学研究人员的影响 05 HCS实验需要考虑的问题 06 HCS的实验条件 08 HCS应用的科研案例 13 参考文献 18 0304 03 04 HCS是什么 HIGH-CONTENT SCREENING (HCS) 是指利用结合了定量图像分析的自动化荧光显微镜，在单细胞水平大量获得无偏差多参数图像数据，快速对细胞表型变化进行高通量定量分析，从众多候选要素（基因、药物等） 中分辨影响细胞功能的驱动要素（基因、药物等）。HCS 技术的日渐成熟得益于细胞Th物学、化学、机械工程和计算科学领域的技术发展。HCS 作为一种相对较新的Th物功能筛选方法，似乎已有将基础细胞Th物学转变为大规模数据驱动和标准严格科学的趋势。 功能基因组学的研究策略在基因组的水平上探索基因表达、遗传相互作用、化学 - 遗传网络，或蛋白质–蛋白相互作用通常涉及一个或多个表型。相比之下，HCS 优秀的时空分辨率能够帮助科学家更充分的了解细胞Th物学过程的复杂性和动态变化。HCS 的优势在于它可以在单个蛋白质、细胞器、细胞或细胞群的水平上从采集的图像中同时获取成百上千种Th物测量数据。 鉴别参与某一具体Th物学过程的基因 筛选参与特定Th物过程的基因，其原理是细胞模型表达响应某Th物学过程变化的报告基因，在此遗传背景下干 预多个（或全部）候选基因。通过报告基因的改变来判断候选基因的功能。 鉴别参与增殖转移和分化的基因 筛选参与细胞增殖、转移和分化的基因，需要干预目标细胞中候选基因的表达或激活，通过目标细胞的行为或形态改变或报告基因的改变来判断候选基因对这些功能的影响。 HCS可以做什么 鉴别影响疾病表征改变的相关因子 HCS 实验的主要目的是利用细胞显微照片中的多维图形特征来识别异常的细胞表型（比如由于药物处理或者基因突变造成的） HCS 实验的主要目的是利用细胞显微照片中的多维图形特征来识别异常的细胞表型（比如由于药物处理或者基因突变造成的），从而预测研究对象的功能。 基因组、表观基因组、转录组、蛋白组等组学筛选差异基因的高通量功能验证 目前随着Th物技术的不断发展，基因组、表观基因组、转录组和蛋白组等组学技术筛选被应用到日常的基础研究工作中，但针对筛选获得的差异基因进行功能验证时，依然需要很高的人力和时间成本。HCS 的高通量和高时空一致性决定其在进行功能验证时可大大的提高研究效率。 鉴别化学或者遗传干预下蛋白质的动态改变 在细胞模型中对目标待观察蛋白进行示踪标记，使目标蛋白能够在活细胞内被实时追踪，再对该细胞进行各种化学刺激或遗传干预，从而获取调节目标蛋白动态改变的干预因素（基因或药物或其他刺激）。 鉴别某种未知化学或遗传因素影响的细胞表型 对细胞进行化学或遗传干预，从尽可能多的维度收集细胞的表型数据，通过大量的数据处理，分析出特定化学或遗传因素对细胞的主要影响是某种特定表型或功能行为。 HCS的优势 HCS实验需要考虑的问题 延续性（测序，芯片，蛋白组等技术筛选结束后的下游功能验证） 1. 实验设计 0601待解决的科学问题是什么组学的优势是筛选到众多潜在研究靶标，但是否有功能不确定，通过分析锁定某 1 个有功能的基因很难。结合 HCS 高通量功能验证的优势，可以分析挑选一批感兴趣的目标基因（比如 20 个 06 01 待解决的科学问题是什么 平行性 02针对科学问题确定实验模型 02 针对科学问题确定实验模型 周期短，成本低，省人力 03确定实验筛选的范围利用平台的集成优势，比如丰富的工具（比如基因干扰，过表达，CAS9 KO，CAS9 过表达，病毒，质粒， 细胞模型等） 03 确定实验筛选的范围 04选择可被显微镜识别的标记信号 04 选择可被显微镜识别的标记信号 筛选获得的图片标准一致，分析的原则一致，减少人为主观影响，通过图像和统计曲线直接对基因的功能进行判断。 05确定实验条件 05 确定实验条件 只要具