اطلاعات عمومی, ویکی ژن
نحوه ارزیابی چرخه سلولی، آپاپتوز و تکثیر سلولی با فلوسایتومتری
مقدمه‌ای بر نحوه ارزیابی چرخه سلولی، آپاپتوز و تکثیر سلولی با فلوسایتومتری
فلوسایتومتری یک تکنیک قدرتمند است که امکان ارزیابی چرخه سلولی، آپاپتوز و تکثیر را به روشی کمی و کارآمد می دهد. این تکنیک با ارائه توانایی مطالعه سلول‌ها به صورت تک به تک در یک جمعیت، تجزیه و تحلیل سلولی را متحول کرد و به محققان اجازه داد تا درک بیشتری از دینامیک و عملکرد سلولی حاصل شود.
اینجا، نحوه استفاده از فلوسایتومتری برای ارزیابی پیشرفت چرخه سلولی، آپاپتوز و تکثیر را بررسی خواهیم کرد و کاربردهای آن در تحقیقات و بالین را مرور خواهیم کرد.
یکی از کاربردهای کلیدی فلوسایتومتری، مطالعه چرخه سلولی است. چرخه سلولی فرآیند پیچیده ای است که رشد و تقسیم سلولی را تنظیم می کند و برای حفظ هموستاز سلولی ضروری است.
فلوسایتومتری به محققان اجازه می دهد تا توزیع سلول ها را در فازهای مختلف چرخه سلولی، از جمله فازهای G1، S،G2 و M تجزیه و تحلیل کنند.
با رنگ آمیزی سلول ها به وسیله رنگ های مخصوص DNA مانند پروپیدیوم یداید یا DAPI، می توان از فلوسایتومتری برای اندازه گیری محتوای DNA و شناسایی نسبت سلول ها در هر مرحله از چرخه سلولی استفاده کرد. این اطلاعات می تواند درک نسبی در مورد تکثیر سلولی، تمایز و تنظیم چرخه سلولی ارائه دهد.
آپاپتوز یا مرگ برنامه ریزی شده سلولی، فرآیند مهم دیگری است که با استفاده از فلوسایتومتری قابل ارزیابی است.
آپاپتوز نقش مهمی در رشد بافت، پاسخ ایمنی و حفظ هموستاز بافت دارد. سلول‌های آپاپتوز تغییرات مشخصه‌ای را در مورفولوژی و یکپارچگی غشاء نشان می‌دهند. با تجزیه و تحلیل تغییرات در یکپارچگی غشای سلولی، پتانسیل غشای میتوکندری و تکه تکه شدنDNA، محققان می توانند درصد سلول های آپاپتوتیک را در یک جمعیت تعیین کنند و مکانیسم های دخیل در القای آپاپتوز را مطالعه کنند.
تشخیص سلول های آپاپتوتیک به وسیله رنگ آمیزی آنها با رنگ های خاص یا آنتی بادی هایی که به نشانگرهای آپاپتوز مانند انکسین V یا کاسپازهای فعال شده متصل می شوند، انجام می شود.
روش های مختلفی برای ارزیابی آپوپتوز توسط فلوسایتومتری وجود دارد که هر کدام مزایا و محدودیت های خاص خود را دارند. یکی از روش‌های رایج رنگ‌آمیزی Annexin V است که خارج شدن فسفاتیدیل سرین را که یکی از مشخصه‌های آپوپتوز اولیه است، تشخیص می‌دهد.
انکسین V هنگامی که در طول آپوپتوز در سطح خارجی غشای سلولی قرار می گیرد به فسفاتیدیل سرین متصل می شود. این روش می‌تواند بین سلول‌های آپوپتوز (مراحل اولیه آپاپتوز) و نکروز به کمک جذب انکسین V کنژوگه به فلورسنت و یک رنگ حیاتی مانند پروپیدیوم یدید که سلول‌های نکروزه را رنگ می‌کند، تفکیک قائل شود.
روش دیگر استفاده از رنگ هایی است که به DNA متصل می شوند، مانند Hoechst 33342 یا DAPI برای شناسایی سلول های آپوپتوز با هسته های متراکم یا تکه تکه شده. این رنگ‌ها را می‌توان همراه با نشانگرهای دیگر، مانند سنجش فعالیت کاسپاز یا رنگ‌های پتانسیل غشای میتوکندری، برای شناسایی بیشتر سلول‌های آپوپتوز استفاده کرد.
یکی از مشخصه های اصلی آپوپتوز، فعال شدن خانواده ای از پروتئازها به نام کاسپاز است. کاسپازها تنظیم کننده های اصلی آپوپتوز هستند و نقش اساسی در شروع و اجرای فرآیند آپوپتوز دارند. فلوسایتومتری امکان تشخیص و تعیین کمیت فعال شدن کاسپاز در سلول‌های منفرد را فراهم می‌کند.
برای ارزیابی آپوپتوز توسط فلوسایتومتری با کاسپازها سلول‌هایی که تحت آپوپتوز قرار می‌گیرند با یک سوبسترای کاسپاز نشاندار شده با فلورسنت که توسط کاسپازهای فعال شکافته می‌شود، مجاور می‌شوند. این شکاف منجر به تولید سیگنال‌های فلورسنت می‌شود که می‌توان آنها را با فلوسایتومتری شناسایی و تعیین کرد.
در برخی کیت ها نیز، سلول ها با رنگ های آنتی بادی های ضد کاسپازهای فعال مختلف که کنژوگه به فلورسنت بوده مجاور می شوند که شناسایی سلول های آپوپتوز را بر اساس میزان رنگ ایجاد شده به واسطه حضور یا عدم حضور مکاسپازهای فعال میسر می کند. این روش‌های رنگ‌آمیزی به تشخیص سلول‌های آپوپتوز از سلول‌های سالم کمک می‌کنند و اطلاعات بیشتری در مورد مرحله آپوپتوز ارائه می‌دهند.
علاوه بر این، فلوسایتومتری را می توان برای اندازه گیری آزادسازی سیتوکروم c از میتوکندری، که یک رویداد اولیه در مسیر آپوپتوز ذاتی است، استفاده کرد.
علاوه بر تجزیه و تحلیل پیشرفت چرخه سلولی و آپاپتوز، فلوسایتومتری به طور گسترده ای برای مطالعه تکثیر سلولی نیز استفاده می شود. تکثیر فرآیندی است که طی آن سلول ها تکثیر می شوند و تعداد آنها افزایش می یابد و این فرآیند برای رشد بافت، بهبود زخم و پاسخ ایمنی حیاتی است.
فلوسایتومتری را می توان برای ارزیابی تکثیر سلولی با برچسب گذاری سلول ها با آنالوگ های تیمیدین مانند BrdU یا EdU که در DNA سلول های در حال تکثیر فعال گنجانده می شوند، استفاده کرد. با اندازه‌گیری جذب این آنالوگ‌های نوکلئوتیدی، محققان می‌توانند میزان تکثیر سلولی را کمی کنند و جمعیت‌های سلولی در حال تکثیر را در یک نمونه شناسایی کنند.
توانایی ارزیابی همزمان چرخه سلولی، آپاپتوز و تکثیر با استفاده از فلوسایتومتری مزایای بی شماری را برای محققان در علوم پایه و تحقیقات بالینی ارائه می دهد. با تجزیه و تحلیل چند پارامتر سلولی در یک آزمایش واحد، فلوسایتومتری امکان درک جامعی از دینامیک و عملکرد سلولی را فراهم می کند. این رویکرد یکپارچه می‌تواند نگاه عمیق تری در مورد مکانیسم‌های پیشرفت بیماری، پاسخ به دارو و اثربخشی درمان ارائه دهد و فلوسایتومتری را به دستگاه ی ارزشمند برای تحقیقات ترجمه ای تبدیل کند.
با پیشرفت‌های مداوم در فناوری و روش‌شناسی، فلوسایتومتری همچنان نقش مهمی در پیشرفت دانش ما از زیست‌شناسی سلولی و بهبود نتایج بالینی ایفا خواهد کرد.
همچنین بخوانید:
