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Virtual-Congelación para combinar Cytometry de la proyección de imagen y de flujo de la fluorescencia

Las personas dirigidas por Hideharu Mikami de la universidad de Tokio determinaron recientemente un método de la proyección de imagen basado en el optomechanics que vence el funcionamiento y la utilidad del cytometry de flujo de la proyección de imagen (IFC).

proyección de imagen de la fluorescenciaHaber de imagen: anyaivanova/Shutterstock.com

El método habilita la alta proyección de imagen de la producción de las células que viajan en el sec de las células >10,000-1 sin sensibilidad o la resolución de compromiso y que habilitan análisis estadístico robusto y una clasificación exacta de células.

IFC tradicional ofrece varias ventajas sobre cytometry de flujo tradicional ofreciendo datos de imagen cuantitativos. Estos datos permiso la caracterización de células a través de poblaciones heterogéneas. Están relevantes los datos grandes que resultan de la metodología de IFC en una época donde profundamente aprendizaje necesario perfeccionar la toma de decisión clínica en las fijaciones biomédicas y clínicas.

Las limitaciones del cytometry de flujo tradicional de la proyección de imagen

IFC es determinado efectivo para la enumeración de un alcance de macromoléculas incluyendo las proteínas, los ácidos nucléicos, el análisis de la acción recíproca de la célula-célula, y la caracterización del daño y de la reparación de la DNA. Sin embargo, el funcionamiento y la utilidad de IFC sufren como resultado de tentativas de aumentar la producción, la resolución espacial, y la sensibilidad.

Aumentando el flujo apresure con el fin de la alto-producción, resultados acortados de un período de la integración, habilitando la colección de imágenes niebla-libres; sin embargo, el efecto es sensibilidad o píxeles de resolución reducidos de combate esto.

Para se ha utilizado vencer esto, de retraso de tiempo y la integración (TDI) con un sensor de la imagen basado en un dispositivo de pares de fuerzas (CCD) cargados. TDI acumula varias exposiciones de células en flujo, con varias filas de los elementos fotosensibles del CCD. Sin embargo, esto limita la producción mientras que se disminuye el régimen de la lectura del CCD.

Un problema adicional sufrido por el CCD es el ruido de la lectura, que limita su sensibilidad de la detección. Algunas tentativas de vencer el equilibrio son proyección de imagen del único-pixel y uso de un sensor de la imagen del semiconductor de óxido (CMOS) de metal complementario - pero éstas, a su vez, limitan sensibilidad.

El rasgo de la unificación de estas técnicas compensatorias está el compromiso de uno de los parámetros dominantes a favor de otros. Esto evita la aplicación de IFC a los usos del lugar, que motiva el estudio de las personas en la universidad de Tokio.

Un método optomechanical nuevo de la proyección de imagen

Mikami y otros refiere a su método perfeccionado de la proyección de imagen como proyección de imagen de congelación virtual de la fluorescencia (VIFFI). Crucial, se evitan los equilibrios mientras que se aseguran la alta producción (sec de las células-1 >10,000), la resolución espacial en aproximadamente 700nm, y la alta sensibilidad.

El método es basado en la congelación de una célula que fluye en el sensor de la imagen cancelando el movimiento de una célula para aumentar la época de exposición del sensor de la imagen. Esto produce una imagen de la fluorescencia con un alto ratio señal/ruido (SNR).

Los elementos esenciales de VIFFI fluyen cytometry son un analizador del haz de la excitación que las exploraciones sobre el campo visual (FOV) y la sincronización simultánea de la exposición de los sentidos de la imagen y de la excitación emiten la iluminación. En la combinación, la congelación virtual traduce 1000 veces mayores a las épocas para la integración de la señal en el sensor de la imagen. Esto da lugar a la proyección de imagen de la fluorescencia del microscopia-nivel de células en 1 m s-1.

La metodología detrás de la técnica del grupo implicó el diseño óptico del VIFI fluye cytometer, el funcionamiento de una exploración del haz de la excitación con el fin de prolongar la época de exposición para las células fluídos, adquisición de datos, y el tramitación de las imágenes digitales y profundamente aprendizaje.

Aplicación de proyección de imagen de congelación virtual de la fluorescencia

El grupo utilizó dos colores. Las personas señalaron que varios colores se pueden utilizar con el fin de proyección de imagen de la fluorescencia cuando se utilizan los beamsplitters dicroicos. El grupo también comenta en la compatibilidad de VIFFI fluye cytometry con la técnica imagen-sensor-basada avanzada de la microscopia de fluorescencia - habilitar fluorescencia de la estupendo-resolución.

Además, la técnica permite a la velocidad del flujo ser variada siempre y cuando se ajusta al lazo del equilibrio entre el FOV, el tiempo de exposición, y la velocidad del flujo. Junto con este adelanto, el aprendizaje de máquina permitirá la profundidad del análisis de datos lograda para ser desplegado. Semejantemente, como avances en tecnología de los sensores de la imagen se logran, la alto-producción y el número de opciones del color de la fluorescencia se esperan para ser aumentados. VIFFI también permite a la profundidad del campo ser desplegado. Esto es útil para la proyección de imagen de FSIH y la proyección de imagen de células grandes.

Debido a la resolución espacial de la sensibilidad en la alta producción de esta proyección de imagen de la fluorescencia, los usos en biología, la farmacia, y el remedio se despliegan. En primer lugar, el alto análisis de los PESCADOS de la producción es capaz; esta técnica es especialmente útil en diagnosis, la identificación, y la detección de la enfermedad residual mínima. La microscopia tradicional es tan escaso que el blindaje de poblaciones grandes de células no es posible.

Como prueba del concepto, las personas demostraron el análisis de gran escala basado en fenotipo morfológico. Esto sugiere que esta técnica sea inestimable al determinar la relación del genotipo-fenotipo. Específicamente, la alta resolución espacial habilita la caracterización exacta de las características dominantes tales como área y perímetro de cada célula y organelos intracelulares.

El grupo también ilustrado con la proyección de imagen de mutantes del reinhardtii de la C., cytometry de flujo de VIFF I puede ser utilizado para evaluar mutagénesis.

Finalmente, VIFFI fluyen cytometry pueden descubrir y contar las células de circulación del tumor (CTCs) de muestras de sangre heterogéneas. Los únicos adaptadores de canal a canal y atados pueden ser visualizados y ser contados; se prevee que esto ayude al estudio de la correlación entre la talla del atado y el potencial/la extensión metastáticos de CTCS.

Fuente

Mikami, 2020) cytometry de flujo de Virtual-congelación de la proyección de imagen de la fluorescencia del H. y otros (. Comunicaciones de la naturaleza. DOI: 10.1038/s41467-020-14929-2.

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Last Updated: Jun 9, 2020

Hidaya Aliouche

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Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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