فلوسایتومتری تصویربرداری میکروسیال

فهرست مطالب نمایش

مقدمه‌ای بر فلوسایتومتری تصویربرداری میکروسیال

فلوسایتومتری (FC) یک تکنیک ضروری برای مطالعه سلول‌های مشتق شده از بافت‌ها و کشت‌های سلولی است. FC از اندازه‌گیری‌های نوری برای شمارش و تمایز سلول‌های مختلف از یک جمعیت استفاده می‌کند، بنابراین مطالعاتی را در مورد تمایز سلولی و رشد سلول‌ها در یک کشت مخلوط امکان‌پذیر می‌سازد.

در حالی که دستگاه‌های استاندارد فلوسایتومتری اندازه‌گیری‌های نوری متعددی را برای تعیین خصوصیات سلولی ترکیب می‌کنند، پیشرفت‌های اخیر در فلوسایتومتری تصویربرداری میکروسیال که حاصل ترکیب FC استاندارد با داده‌های میکروسکوپی است، تحلیل‌های گسترده‌تری را ارائه می‌دهد. این تحولات اخیراً توسط دانشمندان سوئیسی و کره جنوبی به رهبری پروفسور اندرو دی ملو و جیبوم چو در مجله Current Opinion in Biotechnology بررسی شده است.

سلول‌های درون یک کشت سلولی آزمایشگاهی معمولاً ناهمگونی قابل توجهی از نظر تمایز سلولی، وضعیت چرخه سلولی و فعالیت متابولیکی نشان می‌دهند، حتی اگر یک کشت از یک نوع سلول منفرد مشتق شده باشد. این ناهمگونی در مطالعات علمی مهم است، زیرا این پتانسیل را دارد که سلول ها ممکن است.

به عنوان مثال، واکنش متفاوتی به داروها یا سموم نشان دهند. علاوه بر این، در بافت‌های کامل، انواع سلول‌های مختلف یافت می‌شود، اما یک دارو فقط یک نوع سلول خاص را هدف قرار می‌دهد. بنابراین برای تجزیه و تحلیل یک نوع سلول در مخلوطی از سلول ها، روش های سایتومتری یک پیش نیاز است.

اصول فلوسایتومتری

فلوسایتومتری به یک تکنیک رایج در آنالیز کشت سلولی تبدیل شده است. در فلوسایتومتری، جمعیتی از سلول‌ها یکی پس از دیگری از یک مجرا عبور داده می‌شوند تا بتوان سلول‌های جداگانه را آنالیز کرد. پس از خروج از مجرا، سلول‌ها از یک سیستم اندازه گیری نوری عبور می‌کنند که ابتدا پراکندگی رو به جلو (یعنی جذب نور) و پراکندگی جانبی (یعنی پراکندگی نور) آنها را تعیین می کند.

شدت پراکندگی به اندازه و ترکیب سلول مربوط می شود. به منظور شناسایی انواع مختلف سلول، یکی از رویکردهای متداول فلوسایتومتری شامل برچسب گذاری سلولی ایمونوفلورسانس است، به طوری که آنتی بادی‌های به یک مولکول فلورسنت کونژوگه می‌شوند این آنتی‌بادی‌ها ممکن است به پروتئین‌های سطحی یک سلول متصل شوند. سپس فلورسانس حاصل می‌تواند توسط یک سیستم نوری مناسب در دستگاه فلوسایتومتری خوانده شود.

در حالی که این برنامه‌های پیچیده فلوسایتومتری اطلاعات چندپارامتری را جمع‌آوری می‌کنند، اما مستعد خطا هستند زیرا تجمعات و آلودگی‌های نامشخص می‌توانند سیگنال‌های پراکنده و فلورسانس تولید کنند که از سلول‌های واقعی قابل تشخیص نیستند.

ادغام میکروسکوپی در فلوسایتومتری تصویربرداری

به منظور تسهیل تمایز سلول‌های واقعی از باقی مانده ها، سیستم های میکروسکوپی در فلوسایتومتری تصویربرداری میکروفلوئید استفاده شده است.

با استفاده از دوربین‌های دارای میدان دید وسیع، می‌توان یک صفحه کانونی کامل با کانال‌های متعدد و موازی حاوی سلول‌های جداگانه را به طور همزمان زیر نظر گرفت. با تجزیه و تحلیل تصویر ، IFC، اطلاعات شکل و ساختار سلول را به عنوان پارامتر سایتومتری، علاوه بر تمام اطلاعات پراکندگی و فلورسانس ارائه شده در FC معمولی، فراهم می کند. با این حال، فرآیند فلوسایتومتری تصویربرداری میکروفلوئید دارای چالش‌هایی نیز هست.

چالش های IFC

در دستگاه‌های میکروسیال، مسیرهای جریان کارآمد و قوی، کلیدی هستند. به عنوان مثال، یک سلول جریان میکروفلوئید باید توزیع یک مخلوط سلولی را در کانال‌های تجزیه و تحلیل جداگانه، بدون تخریب سلول‌ها توسط نیروهای برشی یا مسدود کردن مسیر جریان با توده های سلولی، امکان پذیر کند.

دومین جنبه کلیدی برای IFC انتخاب دوربین‌های تصویربرداری است که ممکن است در سرعت جمع آوری تصویر، وضوح فضایی و حساسیت به طول موج متفاوت باشند. با این حال، پیشرفت‌های فوق‌العاده‌ای در فناوری‌های دوربین میکروسکوپی به دست آمده است و IFC به عنوان یک تکنیک میکروسکوپی می‌تواند اینها را ادغام کند.

با کانال‌های جریان موازی برای تجزیه و تحلیل سلولی، دانشمندان نرخ تجزیه و تحلیل را فراتر از 50000 سلول در ثانیه در FC معمولی گزارش کرده اند. بنابراین، IFC در حال حاضر از نظر نرخ تجزیه و تحلیل با FC رقابت می‌کند و عمق بیشتری از اطلاعات را در مورد سلول‌های تجزیه و تحلیل شده ارائه می‌دهد.

همانطور که نویسندگان بررسی خاطرنشان کردند، تجزیه و تحلیل تصویر محاسباتی و یادگیری ماشینی با سرعت بالایی در حال توسعه هستند و مطمئناً با تسریع در تجزیه و تحلیل تصویر محاسباتی، IFC پیشرفت خواهد کرد.

استفاده از میکروسکوپ نیازهای بیشتری را برای سرعت دوربین ایجاد می‌کند، و همچنین میزان داده های ثبت شده در هر سلول را افزایش می‌دهد و تجزیه و تحلیل سریع تصویر محاسباتی را مهم تر می‌کند. به هر حال، این پیشرفت‌ها این احتمال را ایجاد می‌کند که فلوسایتومتری در آینده بتواند سلول‌های فردی را از یک جمعیت مختلط به روشی جامع ارزیابی کند.

همچنین بخوانید: