Flow cytometry là một phương pháp nghiên cứu tế bào học được sử dụng để phân tích chuyên sâu các tế bào. Ưu điểm của nó là cho phép bạn nghiên cứu từng ô riêng lẻ. Loại phân tích này giúp đánh giá một số tham số trong hàng trăm ô chỉ trong vài giây. Do đó, phép đo lưu lượng tế bào được coi là một trong những phương pháp phân tích nhanh nhất và chính xác nhất hiện nay dành cho các nhà khoa học và bác sĩ lâm sàng.
Nguyên tắc
Nguyên tắc của phép đo dòng chảy dựa trên phép đo sự tán xạ ánh sáng và sự phát quang (huỳnh quang) của các tế bào. Huyền phù tế bào được truyền dưới dạng một dòng với tốc độ cao qua tế bào kế, nơi nó được chiếu xạ bằng tia laser. Cái gọi là lấy nét thủy động lực học cũng được thực hiện ở đó. Cơ chế của nó là dòng chảy từ tế bào với các hạt được nghiên cứu ở đầu ra chảy vào tia bên ngoài, có tốc độ cao hơn. Kết quả là, các hạt được sắp xếp theo một chuỗi có thứ tự.
Tiền tế bào được dán nhãn bằng thuốc nhuộm huỳnh quang đặc biệt (fluorochromes). Nhờ chúng, tia lazekích thích sự phát sáng thứ cấp. Các tín hiệu ánh sáng nhận được được đăng ký bởi các máy dò. Sau đó, thông tin được xử lý bằng các thuật toán phần mềm cho phép bạn đếm các quần thể tế bào riêng lẻ khác nhau về một số tiêu chí.
Nghiên cứu bằng kính hiển vi thông thường thường không phân biệt được giữa các tế bào khác nhau vì chúng trông giống nhau. Cytofluorimetry có thể cung cấp các dữ liệu khác (tính toàn vẹn của cấu trúc DNA), phân tích sự biểu hiện của protein, sự tồn tại của tế bào.
Vì sự kích thích của các fluorochromes đòi hỏi các chùm ánh sáng có bước sóng khác nhau, cũng như các loại đầu dò khác nhau, các hệ thống lắp đặt hiện đại được trang bị một số kênh phát hiện (từ 4 đến 30). Số lượng bộ phát laser có thể từ 1 đến 7. Các thiết bị phức tạp hơn cho phép nghiên cứu nhiều thông số về một số đặc tính của các hạt cùng một lúc.
Ưu nhược điểm
Những lợi ích của phương pháp đo tế bào dòng chảy bao gồm:
- tốc độ xử lý cao (đăng ký lên đến 30 nghìn sự kiện trong 1 giây);
- khả năng nghiên cứu một số lượng lớn tế bào (lên đến 100 triệu tế bào trong một mẫu);
- Định lượng cường độ của ánh sáng huỳnh quang;
- phân tích từng ô;
- nghiên cứu đồng thời các quá trình không đồng nhất;
- tự động tách dữ liệu theo quần thể tế bào;
- hình dung chất lượng của kết quả.
Một tính năng khác của công nghệ này làhạt được phân tích có thể được nhuộm bằng một số dung dịch huỳnh quang. Nhờ đó, một nghiên cứu đa tham số đã xảy ra.
Những nhược điểm bao gồm sự phức tạp của thiết bị kỹ thuật và yêu cầu chuẩn bị mẫu đặc biệt.
Cytometers
Những thiết bị đầu tiên thuộc loại này đã xuất hiện vào năm 1968 ở Đức, nhưng chúng trở nên phổ biến hơn rất nhiều sau đó. Hiện tại, tất cả các thiết bị hoạt động theo phương pháp đo tế bào dòng chảy có thể được chia thành 2 loại:
- thiết bị đo bức xạ huỳnh quang (hai hoặc nhiều bước sóng), tán xạ ánh sáng 10 ° và 90 ° (máy dò tán xạ bên và góc thấp);
- thiết bị, ngoài việc đo một số thông số di động, tự động sắp xếp thành các nhóm theo các tiêu chí này.
Máy dò phân tán phía trước được thiết kế để xác định kích thước của tế bào và thiết bị phân tán bên cho phép bạn thu được thông tin về sự hiện diện của các hạt nội bào, tỷ lệ thể tích của tế bào chất và nhân.
Máy đo tế bào cổ điển, không giống như kính hiển vi ánh sáng, không cho phép thu được hình ảnh của tế bào. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các thiết bị kết hợp đã được phát triển có khả năng kết hợp các khả năng của kính hiển vi và máy đo lưu lượng kế. Chúng sẽ được thảo luận bên dưới.
Máy đo hình ảnh
Đối với các dụng cụ được sử dụng trong phép đo tế bào dòng chảy cổ điển,một đặc điểm là đặc trưng: nếu các sự kiện hiếm gặp được ghi nhận trong quần thể tế bào được phân tích, thì không có cách nào để đánh giá bản chất của chúng là gì. Những hạt này có thể là tàn tích của tế bào chết hoặc một nhóm hiếm của chúng. Trong các thiết bị thông thường, dữ liệu như vậy bị loại trừ khỏi luồng sự kiện chung, nhưng chúng có thể có giá trị đặc biệt cho phân tích khoa học và lâm sàng.
Thế hệ máy đo tế bào lưu lượng hình ảnh mới cho phép bạn ghi lại hình ảnh của từng tế bào đi qua dòng chảy qua vùng dò. Có thể dễ dàng nhìn thấy nó bằng cách nhấp vào khu vực tương ứng của sơ đồ, được hiển thị trên màn hình máy tính.
Khu vực ứng dụng
Lưu lượng tế bào là một phương pháp phổ biến được sử dụng trong nhiều lĩnh vực y học và khoa học:
- miễn dịch học;
- ung thư học;
- cấy ghép (cấy ghép tủy đỏ, tế bào gốc);
- huyết học;
- độc học;
- sinh hóa (đo độ axit bên trong tế bào, nghiên cứu các thông số khác);
- dược học (tạo ra thuốc mới);
- vi sinh;
- ký sinh trùng và virus học;
- oceanology (nghiên cứu thực vật phù du để đánh giá trạng thái của các vùng nước và các nhiệm vụ khác);
- công nghệ nano và phân tích vi hạt.
Miễn dịch học
Hệ thống miễn dịch của con người bao gồm nhiều loại tế bào. Phương pháp đo tế bào dòng chảy trong miễn dịch học giúp đánh giá cấu trúc và chức năng của chúng, nghĩa là thực hiện chức năng hình tháiphân tích.
Nghiên cứu như vậy giúp hiểu được bản chất phức tạp của khả năng miễn dịch. Các kiểu hình tế bào thay đổi do sự hoạt hóa của các kháng nguyên, sự phát triển của bệnh lý và các yếu tố khác. Cytofluorometry có thể tách các quần thể nhỏ của tế bào miễn dịch trong một hỗn hợp phức tạp và đánh giá tất cả những thay đổi của chúng theo thời gian.
Ung bướu
Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong ung thư học là phân biệt các tế bào theo loại của chúng. Nguyên tắc phân tích bằng phương pháp đo dòng chảy trong tế bào học dựa trên hiện tượng sau: khi một mẫu được xử lý bằng thuốc nhuộm huỳnh quang đặc biệt, nó sẽ liên kết với các protein trong tế bào chất. Sau khi phân chia trong các tế bào tăng sinh tích cực, hàm lượng của nó giảm đi một nửa. Theo đó, cường độ phát quang của tế bào giảm đi hai lần.
Có những cách khác để phát hiện tế bào tăng sinh:
- sử dụng thuốc nhuộm liên kết DNA (propidium iodide);
- sử dụng uracil có nhãn;
- đăng ký mức độ biểu hiện gia tăng của các protein cyclin, có liên quan đến việc điều hòa chu kỳ tế bào.
