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Citometria a flusso di rappresentazione di Microfluidic - sfide e sviluppi

La citometria a flusso (FC) è una tecnica indispensabile per lo studio delle celle derivate dai tessuti e dalle colture cellulari. FC usa le misure ottiche per contare e distinguere le celle diverse da una popolazione, così permettendo studia su differenziazione delle cellule e sulla crescita delle celle in una coltura mista.

citometria a flussoCredito di immagine: Jarun Ontakrai/Shutterstock.com

Mentre le unità standard di FC combinano le misure ottiche già multiple per la caratterizzazione delle cellule, gli avanzamenti recenti in citometria a flusso microfluidic della rappresentazione (IFC) offrono più largamente analizza combinando FC standard con la microscopia.

Questi sviluppi recentemente sono stati esaminati dagli scienziati svizzeri e sudcoreani, piombo dal deMello dei professor Andrew e da Jaebum Choo, nell'opinione corrente del giornale in biotecnologia.

Le celle all'interno di una coltura cellulare del laboratorio mostrano solitamente la considerevole eterogeneità in termini di differenziazione cellulare, stato del ciclo cellulare ed attività metabolica, anche se una cultura è derivata da un tipo unicellulare. Questa eterogeneità è importante negli studi scientifici poichè sopporta il potenziale che le celle potrebbero, per esempio, reagire diversamente alle droghe o alle tossine.

Ancora, in interi tessuti, i tipi multipli delle cellule sono trovati, ma una droga mirerà soltanto ad un tipo particolare delle cellule. Ad così analizzi un unicellulare digitano dentro una miscela delle celle, metodi cytometric sono un presupposto.

Principi di citometria a flusso

La citometria a flusso ha, quindi, diventa una tecnica comune nell'analisi della coltura cellulare. In FC, una popolazione delle celle è passata ad una cella dopo l'altra attraverso un ugello, di modo che le diverse celle possono essere analizzate. Dopo la venuta dall'ugello, le celle attraversano un sistema di misura ottico che in primo luogo determina il loro spargimento di andata (cioè, capacità di assorbimento leggera) e lo spargimento laterale (cioè, scattering leggero).

L'intensità di scattering si riferisce alla dimensione ed alla composizione delle cellule. Per identificare i tipi differenti delle cellule, gli approcci comuni di FC comprendono la cella immunofluorescente che contrassegna, dove gli anticorpi collegati ad una molecola fluorescente possono legare alle proteine di superficie cella-tipo-specifiche. La fluorescenza risultante può poi essere letta fuori da un sistema ottico adatto nell'unità di FC.

Mentre questi sofisticati, le applicazioni stabilite di FC già raccolgono le informazioni multiparametric, sono soggette a errori poichè i cumuli e le contaminazioni non specifici possono produrre lo spargimento e i fluorescenza-segnali che sono indistinguibili dalle celle reali.

Microscopia-integrazione in citometria a flusso di rappresentazione

Per facilitare la differenziazione delle celle reali da detriti, i sistemi del microscopio sono stati utilizzati nella citometria a flusso microfluidic della rappresentazione (IFC). Usando le macchine fotografiche del ampio-campo, un intero piano focale con i canali multipli e paralleli che contengono le celle individualizzate può essere riflesso simultaneamente.

Con analisi sulla base di immagini di calcolo moderna, IFC fornisce le informazioni della forma delle cellule e la struttura come parametro di cytometry, oltre a tutte le informazioni della fluorescenza e di scattering fornite in FC convenzionale. Tuttavia, queste impostazioni microfluidic hanno sfide associate.

Sfide in IFC

In unità microfluidic, i percorsi efficienti e robusti di flusso sono tasto. Per esempio, una cella di flusso microfluidic permetterà alla distribuzione di una miscela delle cellule nei diversi canali dell'analisi, senza distruggere le celle con le forze del taglio o bloccare il percorso di flusso con i cumuli delle cellule.

Gli autori di esame riassumono che questo è stato raggiunto con vari, percorso molto differente di flusso progetta. Se c'è una progettazione ottimale o i percorsi differenti di flusso per individualizzazione delle cellule potrebbero presentare i vantaggi per i tipi differenti delle cellule, qualcosa che potrebbe essere rivelato soltanto in futuro.

Un secondo aspetto chiave per IFC è la selezione delle macchine fotografiche della rappresentazione, che possono differire nella velocità della raccolta di immagine, della risoluzione spaziale e della sensibilità di lunghezza d'onda. Tuttavia, i miglioramenti tremendi nelle tecnologie della macchina fotografica del microscopio sono stati raggiunti nel passato e IFC mentre una tecnica di microscopia può integrare questi.

Con i canali di flusso parallelo per l'analisi delle cellule, gli scienziati stanno riferendo le tariffe dell'analisi oltre le 50.000 celle al secondo in FC convenzionale. Quindi, IFC è già non Xerox con FC in termini di tariffa dell'analisi ma fornisce la profondità superiore di informazioni sulle celle analizzate.

Avanzamenti futuri in IFC - che cosa da prevedere

Poichè l'esame crea la nota, l'analisi sulla base di immagini e l'apprendimento automatico di calcolo stanno sviluppando ad un alto passo e certamente guideranno IFC accelerando l'analisi sulla base di immagini di calcolo. Dal lato ottico, i primi studi hanno usato la microscopia confocale volumetrica, dove non solo un singolo aereo di immagine focale è registrato da microscopia, ma dalle fette focali multiple attraverso un intero volume di campione.

L'applicazione delle domande supplementari di pose volumetriche di microscopia alla velocità della macchina fotografica ma egualmente aumenta la quantità di dati registrati per cella, rendente l'analisi sulla base di immagini di calcolo veloce ancor più importante. Dopo tutto, questi sviluppi la fanno probabilmente che la citometria a flusso futura potrà valutare le diverse celle da una popolazione mista in un modo completo.

Sorgente

Citometria a flusso microfluidic di rappresentazione di Alto-capacità di lavorazione di Stavrakis S et al. Opinione corrente in biotecnologia 2019, 55, 36-43; DOI: 10.1016/j.copbio.2018.08.002.

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Last Updated: Nov 13, 2019

Dr. Christian Zerfaß

Written by

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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