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不同器官的細胞，在人體中有不同的氧氣濃度需求(如圖一)。在進行細胞及基因表現的相關研究時，細胞培養的環境對實驗結果而言是極重要的考量，卻也是常被忽略的因素。

圖一

細胞培養的過程中，操作者會在生物安全櫃配製培養液放入細胞盤，再轉置二氧化碳培養箱內進行繼代培養，但培養箱主要只控制5% CO₂，意味細胞培養之氧氣濃度接近於大氣壓(20-21%)，且細胞在培養箱所接觸的環境溫度、酸鹼值與氧氣濃度和細胞與原生物體內所處的生長環境差異大，造成了細胞壓力(Cellular Stress)進而導致細胞傷害，甚至基因的表現也受到影響而干擾了後續實驗的進行。另外傳統二氧化碳培養箱的內部環境，也會隨著每一次使用時的開/關門，而影響了原本培養環境的穩定度。為改善上述細胞培養環境的問題，SCI-tive Hypoxia Workstation(如圖二)能提供一個更穩定且可調控氣體濃度的培養環境。

圖二

細胞的放置與取出會經由傳送箱境(interlock)作為緩衝，密閉式操作台為主要的操作及培養環境，且不會與環境溫度、濕度、氧氣以及二氧化碳直接接觸，因此，上述之環境因子不會因為操作過程，造成巨大的變化。下圖三為SCI-tive以及傳統二氧化碳培養箱的溫度、二氧化碳以及氧氣的調控穩定性比較圖:

圖三

此外SCI-tive還能配合使用者需求調整氧氣濃度(調整範圍從0.0%到20%，調整幅度為0.1%)及二氧化碳濃度(調整範圍從0.1%到30.0%，調整幅度為0.1%)，另外透過培養箱專用之三色螢光顯微鏡(Lumascope) 可做定時間拍攝、多重套色、長時間拍攝觀察細胞於微需氧環境中的生長變化，操作台內部亦可以依照實驗需求，放入其他細胞觀察儀器，如海馬儀、細胞行為儀…等，如此可達到”Lab In a Box”的概念，更能達到完整的研究實驗資料收集(如圖四、圖五)。

圖四

圖五

在低氧培養的研究方面，越來越多研究報告顯示低氧環境對於探討幹細胞培養、腫瘤的發生以及血管新生皆有重要的影響。多功能性人類胚胎幹細胞(hESCs)、間葉系幹細胞（Mesenchymal stem cells）或是誘導性多功能幹細胞(induced Pluripotent stem cell，iPS）是近年來熱門的研究領域。在低氧培養狀況下，減少細胞自發性分化、提高克隆形成率、降低自發性染色體異常頻率以及增加特定克隆衍生細胞的增殖；或提高幹細胞移植植入率等等。在腫瘤研究方面，腫瘤的迅速擴張，血流的供應增加使得腫瘤內部含氧較一般細胞低，尤其是核心細胞，或是癌症幹細胞(Tumor Stem Cell)，藉由控制低氧培養環境，研究人員可模擬腫瘤生長狀況，進而研究。至於血管生長相關因子--低氧誘導因子（Hypoxia- inducible factors，HIFs）是一種在細胞環境中的轉錄因子，因氧含量而產生不同反應的，主要是在氧氣減少或缺氧的情況下活化。HIFs可調控血管生成、腫瘤轉移、侵入、去分化及局部缺氧區的能量代謝。缺氧誘導因子（HIFs）所衍生的細胞傳遞更是低氧研究的領域中，最常被探討的主題之一(如圖六)。

圖六

本儀器負責人為蔡靜儀小姐，分機65725，電子信箱:ci65725@gmail.com。
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