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Cytometry de fluxo da imagem lactente de Microfluidic - desafios e revelações

O cytometry de fluxo (FC) é uma técnica indispensável para estudar as pilhas derivadas dos tecidos e das culturas celulares. FC usa medidas ópticas para contar e distinguir pilhas diferentes de uma população, assim permitindo estuda na diferenciação de pilha e no crescimento das pilhas em uma cultura mixta.

cytometry de fluxoCrédito de imagem: Jarun Ontakrai/Shutterstock.com

Quando os dispositivos padrão de FC combinarem medidas ópticas já múltiplas para a caracterização da pilha, os avanços recentes no cytometry de fluxo microfluidic da imagem lactente (IFC) oferecem analisam mais largamente combinando FC padrão com a microscopia.

Estas revelações têm sido revistas recentemente pelos suíços e pelos cientistas coreanos sul, conduzidos pelo deMello dos professores Andrew e pelo Jaebum Choo, na opinião actual do jornal na biotecnologia.

As pilhas dentro de uma cultura celular do laboratório mostram geralmente a heterogeneidade considerável em termos da diferenciação celular, do estado do ciclo de pilha, e da actividade metabólica, mesmo se uma cultura é derivada de um único tipo da pilha. Esta heterogeneidade é importante em estudos científicos porque carrega o potencial que as pilhas puderam, por exemplo, reagir diferentemente às drogas ou às toxinas.

Além disso, em tecidos inteiros, os tipos múltiplos da pilha são encontrados, mas uma droga visará somente um tipo particular da pilha. A assim analise uma única pilha dactilografam dentro uma mistura das pilhas, métodos cytometric são uma condição prévia.

Princípios de cytometry de fluxo

O cytometry de fluxo tem, torna-se conseqüentemente uma técnica comum na análise da cultura celular. Em FC, uma população das pilhas é passada a de uma célula após a outro através de um bocal, de modo que as pilhas individuais possam ser analisadas. Após a vinda do bocal, as pilhas passam através de um sistema de medida óptico que determine em primeiro lugar seu scatter dianteiro (isto é, a absorvência clara) e o scatter lateral (isto é, dispersão de luz).

A intensidade da dispersão relaciona-se ao tamanho e à composição de pilha. A fim identificar tipos diferentes da pilha, as aproximações comuns de FC incluem a pilha immunofluorescent que etiqueta, onde os anticorpos ligados a uma molécula fluorescente podem ligar às proteínas de superfície pilha-tipo-específicas. A fluorescência resultante pode então ser lida para fora por um sistema óptico apropriado no dispositivo de FC.

Quando estes sofisticados, aplicações estabelecidas de FC já recolherem a informação multiparametric, são sujeitos a erros porque os agregados e as contaminações unspecific podem produzir o scatter- e os fluorescência-sinais que são indistinguíveis das pilhas reais.

Microscopia-integração no cytometry de fluxo da imagem lactente

A fim facilitar a diferenciação de pilhas reais dos restos, os sistemas do microscópio foram usados no cytometry de fluxo microfluidic da imagem lactente (IFC). Usando câmeras do largo-campo, um plano focal inteiro com os canais múltiplos, paralelos que contêm pilhas particularizadas pode ser monitorado simultaneamente.

Com análise de imagem computacional moderna, IFC fornece a informação da forma da pilha e a estrutura como o parâmetro do cytometry, além do que toda a informação da dispersão e da fluorescência fornecida em FC convencional. Contudo, estas instalações microfluidic têm os desafios associados.

Desafios em IFC

Em dispositivos microfluidic, os trajectos eficientes e robustos do fluxo são chave. Por exemplo, uma pilha de fluxo microfluidic permitirá a distribuição de uma mistura da pilha nos canais individuais da análise, sem pilhas de destruição forças ou por obstrução de tesoura do trajecto do fluxo com agregados da pilha.

Os autores da revisão resumem que este estêve conseguido com diversos, trajecto muito diferente do fluxo projectam. Se há um projecto óptimo ou os trajectos diferentes do fluxo para o individualization da pilha puderam ter vantagens para tipos diferentes da pilha, algo que pôde somente ser revelado no futuro.

Um segundo aspecto fulcral para IFC é a selecção das câmeras da imagem lactente, que podem diferir na velocidade da coleção da imagem, da definição espacial, e da sensibilidade do comprimento de onda. Contudo, as melhorias tremendas em tecnologias da câmera do microscópio estiveram conseguidas no passado, e em IFC enquanto uma técnica da microscopia pode integrar estes.

Com canais de fluxo paralelo para a análise da pilha, os cientistas têm relatado taxas da análise além dos 50.000 por segundo das pilhas em FC convencional. Assim, IFC é já competitivo com o FC em termos da taxa da análise mas fornece a profundidade superior da informação nas pilhas analisadas.

Avanços futuros em IFC - que a esperar

Porque a revisão é o autor da nota, a aprendizagem computacional de análise de imagem e de máquina está tornando-se em um ritmo alto, e conduzirá certamente IFC acelerando a análise de imagem computacional. No lado óptico, os primeiros estudos usaram a microscopia confocal volumétrico, onde não somente um único plano de imagem focal é gravado pela microscopia, mas fatias focais múltiplas através de um volume inteiro de uma amostra.

A aplicação de procuras adicionais das poses volumétricos da microscopia à velocidade da câmera mas igualmente aumenta a quantidade de dados gravados pela pilha, fazendo a análise de imagem computacional rápida ainda mais importante. Apesar de tudo, estas revelações fazem-na provavelmente que o cytometry de fluxo futuro poderá avaliar pilhas individuais de uma população misturada em uma maneira detalhada.

Source

Cytometry de fluxo microfluidic da imagem lactente da Alto-produção de Stavrakis S e outros. Opinião actual na 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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