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Lo sforzo di ricerca internazionale rende “la cella Immagine-Attivata che ordina„ la tecnologia

Inventato in 50 anni fa, scorre la cella che cytometry basata ordinare si è trasformato in in uno strumento ampiamente usato nei laboratori di biologia per fisicamente l'isolazione delle celle basate sui loro profili di superficie globali di espressione dell'indicatore. Ma il 27 agosto nella cella del giornale, un gruppo internazionale e multi-istituzionale dei ricercatori rivela l'evoluzione seguente in questo trattamento critico, “cella Immagine-Attivata che ordina„, o SIGC in breve.

Il SIGC è un commputer intelligente che integra la tecnologia ottica, microfluidic, elettrica, di calcolo e meccanica per ordinare le celle basate non solo sui loro profili fenotipici globali ma anche sui loro beni spaziali e morfologici facendo uso da un di un approccio guidato da immagine. I ricercatori lanceranno una piattaforma aperta dell'innovazione in cui gli utenti possono suggerire le idee, presentare i campioni interessanti e provarli al commputer costruito all'università di Tokyo. Esclusivamente, un avvio, CYBO, inc, trasformerà la tecnologia intelligente di SIGC in un prodotto commerciale.

“Miriamo ad estendere la capacità della citometria a flusso dalle intensità 1D fino le 2D maschere fino le celle di ordinamento con le architetture spaziali uniche delle biomolecole. Ciò concederà rivolgere le nuove domande biologiche fondamentali come “come è l'architettura cellulare relativa molecolare alla funzione fisiologica?„ dice l'autore Keisuke senior Goda, un chimico fisico all'università di Tokyo. “Prevediamo lo strumento sviluppato per essere largamente applicabili nello studio di che geni pregiudicano la localizzazione spaziale di varie molecole all'interno delle celle.„

Per rendere a SIGC una realtà, i ricercatori hanno dovuto raggiungere un bilanciamento fra la velocità e l'accuratezza. Con una forza combinata oltre di 50 esperti da 26 istituzioni compreso l'università di Tokyo, l'università di Nagoya, l'università di Kyoto, RIKEN, il UCLA e la Columbia University, Goda ed i suoi colleghi hanno identificato un metodo per isolare le cellule bersaglio in tempo reale senza interruzioni mentre usando in profondità l'apprendimento elaborare rapido i dati ad alta definizione. Ha richiesto 2 anni a progettazione, 2 anni per sviluppare i sottosistemi ed altri 2 anni per integrarli e collaudare la piattaforma sulle microalghe e sui campioni del globulo. Goda, un ex ricercatore nel gruppo di LIGO (osservatorio di Gravitazionale-Wave dell'interferometro laser) che ha ricevuto l'anno scorso il premio Nobel nella fisica, ha catturato la strategia di LIGO per il piombo del gruppo costruire altamente l'interdisciplinare, commputer del complesso.

Come con tutti i cytometers di flusso, un tubo che contiene un campione delle celle sospese è collocato al foro di iniezione da presentare dentro al sistema di SIGC. Durante l'esecuzione, le celle sono imaged mentre passano uno per uno sotto una lente del microscopio; i dati sono raccolti in tempo reale e sono usati per costruire una decisione di ordinamento con cui le celle che rispondono ai criteri sono separate fisicamente da quelle che non fanno. Una volta rifiniti, due tubi che contengono le parti ordinate e restanti del campione sono raccolti, ispezionati sotto un microscopio ottico e sono esaminati per rendimento e la purezza. A differenza di citometria a flusso, le celle possono essere ordinate dalle grandi popolazioni eterogenee basate sul parametro spaziale e morfometrico quali la localizzazione della proteina e l'interazione intracellulari della cella-cella come dimostrate da Goda e dai colleghi.

“La piattaforma permette all'acquisizione di immagine, il trattamento di immagine, processo decisionale e l'attuazione, tutta in 32 millisecondi anche con gli algoritmi di apprendimento profondi e quindi realizza alla la ricerca intelligente basata a immagine in tempo reale delle cellule e l'ordinamento ad una tariffa senza precedenti di circa 100 celle al secondo,„ Goda dice. “La tecnologia intelligente di SIGC è altamente versatile, può trattare i vari tipi e dimensioni di celle nei diversi campi che variano dalla microbiologia all'ematologia e dalla promessa delle tenute per la fabbricazione delle scoperte automatizzate in biologico, in farmaceutico e le scienze mediche.„

Dal momento che la piattaforma è ottimizzata per analizzare le diverse celle e non può trattare i più grandi oggetti biologici quali le sferoidi delle cellule, i organoids, i frammenti del tessuto e gli interi organismi. Tuttavia, i ricercatori pianificazione modificare i canali ed il sistema ottico microfluidic per fare questo possibile in futuro. E perché il sistema è così grande e complesso, non è facile da costruire in laboratori esterni. A breve termine, i ricercatori utilizzeranno la piattaforma aperta dell'innovazione per assistere chiunque interessati a per mezzo dello strumento.

Video 1. Image activated cell sorting
Video 2. Operation video with caption small