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Cytométrie de flux de représentation de Microfluidic - défis et développements

La cytométrie de flux (FC) est une technique indispensable pour étudier des cellules dérivées des tissus et des cultures cellulaires. Le FC emploie des mesures optiques pour compter et discerner les cellules différentes d'une population, de ce fait activant étudie sur la différenciation cellulaire et la croissance des cellules dans une culture mixte.

cytométrie de fluxCrédit d'image : Jarun Ontakrai/Shutterstock.com

Tandis que les dispositifs normaux de FC combinent des mesures optiques déjà multiples pour la caractérisation de cellules, les avancements récents en cytométrie de flux microfluidic de représentation (IFC) offrent analyse plus au loin en combinant le FC normal avec la microscopie.

Ces développements ont été récent observés par les scientifiques suisses et sud-coréens, aboutis par le deMello de professeurs Andrew et le Jaebum Choo, dans l'opinion actuelle de tourillon en biotechnologie.

Les cellules dans une culture cellulaire de laboratoire montrent habituellement l'hétérogénéité considérable en termes de différenciation cellulaire, condition de cycle cellulaire, et activité métabolique, même si une culture est dérivée d'un type unicellulaire. Cette hétérogénéité est importante dans les études scientifiques car elle porte le potentiel que les cellules pourraient, par exemple, réagir différemment aux médicaments ou aux toxines.

En outre, en tissus entiers, des types multiples de cellules sont trouvés, mais un médicament visera seulement un type particulier de cellules. À ainsi analysez un unicellulaire saisissent un mélange des cellules, méthodes de cytométrique sont un prérequis.

Principes de cytométrie de flux

La cytométrie de flux a sont, pour cette raison, une technique courante dans l'analyse de culture cellulaire. Dans le FC, une population des cellules est réussie à une cellule après l'autre par un gicleur, de sorte que différentes cellules puissent s'analyser. Après être venu du gicleur, les cellules traversent un système de mesure optique qui détermine premièrement leur diffusion vers l'avant (c.-à-d., absorbance légère) et diffusion latérale (c.-à-d., dispersion de la lumière).

L'intensité de dispersion associe à la taille et à la composition des cellules. Afin de recenser différents types de cellules, les approches courantes de FC comprennent la cellule immunofluorescente marquant, où les anticorps liés à une molécule fluorescente peuvent gripper aux protéines de surface de cellule-type-détail. La fluorescence donnante droit peut alors être donnée lecture par un système optique adapté dans le dispositif de FC.

Tandis que ces applications sophistiquées et déterminées de FC collectent déjà des informations multiparametric, elles sont sujettes aux erreurs car les ensembles et les contaminations non spécifiques peuvent produire la dispersion et les fluorescence-signes qui sont imperceptibles des cellules réelles.

Microscopie-intégration en cytométrie de flux de représentation

Afin de faciliter la différenciation des cellules réelles des saletés, des systèmes de microscope ont été employés en cytométrie de flux microfluidic de représentation (IFC). À l'aide des appareils-photo de large-inducteur, un plan focal entier avec les glissières multiples et parallèles contenant les cellules personnalisées peut être surveillé simultanément.

Avec l'analyse d'image de calcul moderne, IFC fournit l'information de la forme de cellules et la structure comme paramètre de cytométrie, en plus de toutes les informations de dispersion et de fluorescence fournies dans le FC conventionnel. Cependant, ces installations microfluidic ont des défis associés.

Défis dans IFC

Dans des dispositifs microfluidic, les circuits efficaces et robustes de flux sont clavette. Par exemple, une cellule de flux microfluidic activera la distribution d'un mélange de cellules dans différentes glissières d'analyse, sans cellules de destruction par des forces ou le blocage de cisaillement du circuit de flux avec des ensembles de cellules.

Les auteurs de révision récapitulent que ceci a été réalisé avec plusieurs, circuit très différent de flux conçoit. S'il y a un modèle optimal ou les différents circuits de flux pour l'individualisation de cellules pourraient avoir des avantages pour différents types de cellules, quelque chose qui pourrait seulement être indiquée à l'avenir.

Un deuxième aspect clé pour IFC est le choix des appareils-photo de représentation, qui peuvent différer dans la vitesse du ramassage d'image, de la résolution spatiale, et de la sensibilité de longueur d'onde. Cependant, des améliorations énormes en technologies d'appareil-photo de microscope ont été réalisées dans le passé, et IFC pendant qu'une technique de microscopie peut intégrer ces derniers.

Avec des glissières de flux parallèle pour l'analyse de cellules, les scientifiques avaient enregistré des régimes d'analyse au delà des 50.000 cellules par seconde dans le FC conventionnel. Ainsi, IFC est déjà compétitif avec le FC en termes de régime d'analyse mais fournit la profondeur supérieure d'information sur les cellules analysées.

Futurs avancements dans IFC - ce qui à prévoir

Car la révision écrit la note, l'analyse d'image et l'apprentissage automatique de calcul se développent à un rythme élevé, et piloteront certainement IFC en accélérant l'analyse d'image de calcul. Du côté optique, les premières études ont employé la microscopie confocale volumétrique, où non seulement un avion d'image focal unique est enregistré par microscopie, mais parts focales multiples par un volume entier d'un échantillon.

L'application des exigences complémentaires de poses volumétriques de microscopie à la vitesse d'appareil-photo mais augmente également la quantité de caractéristiques enregistrées selon la cellule, rendant l'analyse d'image de calcul rapide bien plus importante. Après tout, ces développements l'effectuent vraisemblablement que la future cytométrie de flux pourra évaluer différentes cellules d'une population mélangée d'une voie complète.

Source

Cytométrie de flux microfluidic de représentation de Haut-débit de Stavrakis S et autres. Opinion actuelle en biotechnologie 2019, 55, 36-43 ; DOI : 10.1016/j.copbio.2018.08.002.

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Last Updated: Nov 13, 2019

Dr. Christian Zerfaß

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Dr. Christian Zerfaß

Christian is an enthusiastic life scientist who wants to understand the world around us. He was awarded a Ph.D. in Protein Biochemistry from Johannes Gutenberg University in Mainz, Germany, in 2015, after which he moved to Warwick University in the UK to become a post-doctoral researcher in Synthetic Biology.

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