مقدمه‌ای بر شمارش تک سلول‌ها با فلوسایتومتری
بسیاری از ابزارها اطلاعات مفیدی در مورد سیستم‌های بیولوژیکی که زیست شناسان در اختیار دارند ارائه می‌دهند. یکی از روش‌های مفید که به بسیاری از زمینه‌ها کمک کرده است، فلوسایتومتری است. این مقاله مروری کوتاه بر این تکنیک و نحوه استفاده از آن برای شمارش سلول‌های منفرد در یک جمعیت ارائه می‌کند.
فلوسایتومتری چیست؟
فلوسایتومتری یک ابزار تحلیلی قوی است که برای شمارش سلول ها در یک محلول استفاده می‌شود. این تکنیک یک تجزیه و تحلیل چند پارامتری از سلول‌های منفرد (یا ذرات) را در حین حرکت از کنار لیزر وتولید سیگنال‌های نوری پراکنده فلورسنت ارائه می‌دهد.
این سیگنال‌ها توسط نرم‌افزار پیچیده آنالیز می‌شوند. ویژگی‌های این سیگنال‌ها برای استنباط ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سلول‌ها و ذرات و همچنین ارائه داده‌های کمی استفاده می‌شود. یک فلوسایتومتر معمولاً از یک انژکتور و لوله نمونه، لیزر (این می تواند یک لیزر منفرد یا چند لیزر باشد)، یک آشکارساز نوری و نرم افزار لازم برای تجزیه و تحلیل داده‌های تولید شده تشکیل شده است.
در حالت ایده آل، نمونه به گونه ای متمرکز می‌شود که سلول‌ها یکی یکی از مقابل لیزر عبور کنند. نشانگرهای فلورسنت به سلول‌ها وارد می‌شوند و طیف‌های منحصربه‌فردی را تولید می‌کنند که اطلاعات مشخصه‌ای در مورد فرآیندهای سلولی ارائه می‌کنند. پراکندگی نور مرئی تولید شده توسط لیزر ،اطلاعاتی در مورد اندازه نسبی سلول (پراکندگی رو به جلو) و پیچیدگی داخلی سلول (پراکندگی جانبی) ارائه می‌دهد. این پراکندگی نور مستقل از فلورسانس است.
نمونه‌ها برای آنالیز فلورسانس بواسطه رنگ آمیزی با رنگ‌های فلورسنت یا آنتی بادی‌های کونژوگه فلورسنت آماده می‌شوند. فلوسایتومتری در رشته‌هایی مانند ایمونولوژی، زیست شناسی مولکولی، ویروس شناسی و پایش بیماری‌های عفونی کاربرد پیدا کرده است. جدای از تجزیه و تحلیل جمعیت سلولی، فلوسایتومتری برای مرتب سازی سلول‌ها برای تجزیه و تحلیل بیشتر استفاده می‌شود. این یک فناوری بسیار مهم است و به یکی از معیارهای زیست شناسی تحلیلی تبدیل شده است.
موارد استفاده از فلوسایتومتر
فلوسیتومتری در آزمایشات بالینی و تحقیقات استفاده شده است. موارد استفاده عبارتند از:
- تشخیص بیومارکر
- مرتب سازی سلولی
- شمارش سلول
- مهندسی پروتئین
- تشخیص بیماری
- تعیین عملکرد و ویژگی‌های سلول
- شناسایی میکروارگانیسم‌ها
شمارش تک سلول ها با فلوسایتومتری
همانطور که گفته شد، فلوسایتومتری برای مشخص کردن سلول‌های یک جمعیت استفاده می‌شود. با این حال، فقط عبور سلول‌ها (یا ذرات) از طریق فلوسایتومتر برای مرتب سازی و تجزیه و تحلیل سلول‌های منفرد کافی نیست. سلول‌ها برای اندازه گیری دقیق خواص آنها باید لیزر را به طور یکنواخت عبور دهند.
یکی از مشکلات اصلی دستیابی به این امر این است که جریان سلول باید به اندازه کافی نازک باشد که بتواند یک سلول واحد را نگه دارد. فرآیندهای تولید معمولی برای ایجاد یک جریان سلول با این اندازه کافی نیست، زیرا باید عرض آن تنها چند میکرومتر و طول چند میلی متر باشد. اکثر جریان‌های سلول استاندارد دارای اندازه 250×250 میکرومتر هستند که به اندازه کافی کوچک نیست.
برای حل این موضوع، کارهای زیادی انجام شده و تکنیک‌های جدیدی برای تمرکز بهتر نمونه در جریان سلول ابداع شده است تا آنالیز تک سلولی ممکن شود؛ که عبارتند از:
فوکوس هیدرودینامیکی
این تکنیک رایج از اصول دینامیک سیالات برای مرتب‌سازی جمعیت‌های سلولی به سلول‌های منفرد برای تجزیه و تحلیل توسط فلوسایتومتر استفاده می‌کند. یک غلاف مایع در جریان سلول ساخته می‌شود و نمونه به مرکز تزریق می‌شود. اگر دو مایع از نظر چگالی یا سرعت به اندازه کافی متفاوت باشند، جریان دو لایه پایدار به دست می‌آید.
فوکوس هیدرودینامیکی با کمک آکوستیک
فوکوس هیدرودینامیکی به کمک صوت با فوکوس هیدرودینامیکی متفاوت است زیرا از فشار تشعشع استفاده می‌کند. این به عنوان تمرکز هیدرودینامیکی استفاده می‌شود. این تکنیک نرخ ورودی حجمی بسیار بالاتری را نسبت به فوکوس هیدرودینامیکی به تنهایی امکان پذیر می‌کند. زمان سنجش کاهش می‌یابد و همچنین مراحل تعیین غلظت در آماده سازی نمونه اصلاح یا حذف می‌شود. حجم‌های کمتر از میکرولیتر را نیز می‌توان با استفاده از رقت نمونه پردازش کرد.
فلوسایتومتری مغناطیسی
نمونه‌های سلولی را نیز می‌توان با استفاده از فوکوس مغناطیسی مرتب کرد. سلول‌های نشاندار شده را می‌توان با این روش طبقه بندی و تجزیه و تحلیل کرد، حتی در محیط‌های نسبتاً مات مانند خون کامل. این تکنیک جدید پتانسیل سنجش مغناطیسی زمان پرواز (TOF) سلول‌ها را در انواع تنظیمات بالینی، نشان می‌دهد. مطالعات در مورد این تکنیک سایتومتریک در حال ظهور ادامه دارد.
فلوسایتومتری فلورسانس
فلوسایتومتری فلورسانس از یک پرتو لیزر نیمه هادی برای جداسازی سلول‌های مشخص شده فلورسنت استفاده می‌کند. از سه سیگنال مختلف استفاده می‌شود – پراکندگی رو به جلو، پراکندگی جانبی و نور فلورسنت جانبی. پراکندگی جلویی اطلاعاتی در مورد اندازه سلول، پراکندگی جانبی اطلاعاتی در مورد محتویات و ساختار سلول و فلورسانس جانبی اطلاعاتی در مورد اسیدهای نوکلئیک موجود ارائه می‌دهد. از این روش برای شمارش باکتری‌ها، گلبول‌های قرمز و گلبول‌های سفید و همچنین سایر عناصر استفاده می‌شود. فلوسایتومتری فلورسانس در آنالایزرهای زمینه‌هایی مانند آنالیز ادرار و هماتولوژی استفاده می‌شود.
در نتیجه
فلوسایتومتری یک تکنیک تحلیلی فوق العاده قوی با توان عملیاتی بالا است. در سال‌های اخیر، این روش متناسب با نیازهای پزشکی مدرن اقتباس شده است و اطلاعات بسیار دقیقی در مورد ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سلول‌های فردی در یک جمعیت ارائه می‌دهد. تکنیک‌های جدید همیشه در حال ظهور هستند و تحقیقات در این زمینه نشان دهنده برخی از خلاقانه ترین تفکرات در علم پزشکی امروز است.
همچنین بخوانید:
- فلوسایتومتری در ایمونولوژی
- تجزیه و تحلیل چرخه سلولی با استفاده از فلوسایتومتری
- فلوسایتومتری در آنالیز سلول‌های خون محیطی
- دوره مهارت آموزی فلوسایتومتری
- تشخیص آنیوپلوئیدی با فلوسایتومتری
- کاربردهای فلوسایتومتری در هماتولوژی
