قياس التدفق الخلوي هو أسلوب بحث خلوي يستخدم للتحليل المتعمق للخلايا. ميزته أنه يسمح لك بدراسة كل خلية على حدة. يساعد هذا النوع من التحليل في تقييم العديد من المعلمات في مئات الخلايا في غضون ثوانٍ. نتيجة لذلك ، يعتبر قياس الفلور الخلوي أحد أسرع طرق التحليل وأكثرها دقة المتاحة حاليًا للعلماء والأطباء.
المبدأ
يعتمد مبدأ قياس التدفق الخلوي على قياس تشتت الضوء والتألق (التألق) للخلايا. يتم تمرير المعلق الخلوي كتيار بسرعة عالية من خلال خلية مقياس الخلوي ، حيث يتم تشعيعها بالليزر. يتم إجراء ما يسمى بالتركيز الهيدروديناميكي هناك أيضًا. وتتمثل آليتها في أن التدفق من الخلية مع الجسيمات المدروسة عند المخرج يتدفق إلى التدفق الخارجي ، والذي يتميز بسرعة أعلى. نتيجة لذلك ، يتم محاذاة الجسيمات في سلسلة مرتبة.
يتم تمييز الخلايا المسبقة بأصباغ الفلورسنت الخاصة (الفلوروكرومات). بفضلهم ، شعاع الليزريثير توهج ثانوي. يتم تسجيل إشارات الضوء المستقبلة بواسطة أجهزة الكشف. بعد ذلك ، تتم معالجة المعلومات باستخدام خوارزميات البرامج التي تتيح لك حساب مجموعات الخلايا الفردية التي تختلف في بعض المعايير.
غالبًا ما يفشل البحث باستخدام المجهر التقليدي في التمييز بين الخلايا المختلفة لأنها تبدو متشابهة. يمكن أن يوفر قياس التألق الخلوي بيانات أخرى (سلامة بنية الحمض النووي) ، وتحليل تعبير البروتين ، وبقاء الخلية.
نظرًا لأن إثارة الفلوروكرومات تتطلب أشعة ضوئية بأطوال موجية مختلفة ، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من أجهزة الكشف ، فإن التركيبات الحديثة مزودة بعدة قنوات كشف (من 4 إلى 30). يمكن أن يتراوح عدد بواعث الليزر من 1 إلى 7. تسمح الأجهزة الأكثر تعقيدًا بدراسات متعددة المعلمات للعديد من خصائص الجسيمات في وقت واحد.
مزايا وعيوب
تشمل فوائد قياس التدفق الخلوي:
- سرعة معالجة عالية (تسجيل ما يصل إلى 30 ألف حدث في ثانية واحدة) ؛
- إمكانية دراسة عدد كبير من الخلايا (تصل إلى 100 مليون في عينة) ؛
- تقدير شدة ضوء الفلورسنت
- تحليل كل خلية ؛
- دراسة متزامنة للعمليات غير المتجانسة ؛
- الفصل التلقائي للبيانات حسب مجموعات الخلايا ؛
- جودة تصور النتائج.
ميزة أخرى لهذه التكنولوجيا هي ذلكيمكن تلطيخ الجسيمات التي تم تحليلها بالعديد من المحاليل الفلورية. بفضل هذا ، يتم إجراء دراسة متعددة المعلمات.
تشمل العيوب مدى تعقيد المعدات التقنية والحاجة إلى تحضير عينات خاص.
أجهزة قياس الخلايا
ظهرت الأجهزة الأولى من هذا النوع بالفعل في عام 1968 في ألمانيا ، لكنها انتشرت بعد ذلك بكثير. حاليًا ، يمكن تقسيم جميع الأجهزة التي تعمل بطريقة قياس التدفق الخلوي إلى نوعين:
- الأجهزة التي تقيس إشعاع الفلورسنت (طولين موجيين أو أكثر) ، 10 ° و 90 ° تشتت الضوء (زاوية منخفضة وكاشف التشتت الجانبي) ؛
- الأجهزة التي ، بالإضافة إلى قياس العديد من المعلمات الخلوية ، يتم تصنيفها تلقائيًا في مجموعات وفقًا لهذه المعايير.
تم تصميم كاشف التشتت الأمامي لتحديد حجم الخلية ، ويسمح لك جهاز التشتت الجانبي بالحصول على معلومات حول وجود حبيبات داخل الخلايا ، ونسبة حجم السيتوبلازم والنواة.
أجهزة قياس الخلايا الكلاسيكية ، على عكس المجاهر الضوئية ، لا تسمح بالحصول على صورة للخلية. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم تطوير أجهزة مشتركة قادرة على الجمع بين قدرات المجهر ومقياس التألق الخلوي. سيتم مناقشتها أدناه.
التصوير الخلوي
للأدوات المستخدمة في قياس التدفق الخلوي الكلاسيكي ،ميزة واحدة مميزة: إذا تم تسجيل أحداث نادرة في مجتمع الخلايا التي تم تحليلها ، فلا توجد طريقة لتقييم ماهية جوهرها. يمكن أن تكون هذه الجسيمات إما بقايا خلايا ميتة أو مجموعة نادرة منها. في الأجهزة التقليدية ، يتم استبعاد مثل هذه البيانات من التدفق العام للأحداث ، لكنها يمكن أن تكون ذات قيمة خاصة للتحليل العلمي والسريري.
يسمح لك الجيل الجديد من أجهزة قياس التدفق الخلوي بالتقاط صورة لكل خلية تمر في التدفق عبر منطقة الكاشف. من السهل رؤيته بالضغط على المنطقة المقابلة من الرسم البياني المعروض على شاشة الحاسوب
مجالات التطبيق
قياس التدفق الخلوي طريقة عالمية تُستخدم في العديد من مجالات الطب والعلوم:
- علم المناعة ؛
- الأورام ؛
- زراعة الأعضاء (زرع نخاع العظم الأحمر والخلايا الجذعية) ؛
- أمراض الدم ؛
- علم السموم ؛
- الكيمياء الحيوية (قياس الحموضة داخل الخلية ، دراسة المعلمات الأخرى) ؛
- علم العقاقير (ابتكار أدوية جديدة) ؛
- علم الأحياء الدقيقة ؛
- علم الطفيليات والفيروسات
- علم المحيطات (دراسة العوالق النباتية لتقييم حالة المسطحات المائية وغيرها من المهام) ؛
- تكنولوجيا النانو وتحليل الجسيمات الدقيقة.
علم المناعة
يتكون جهاز المناعة البشري من مجموعة متنوعة من الخلايا. يجعل قياس التدفق الخلوي في علم المناعة من الممكن تقييم هيكلها ووظائفها ، أي القيام بالوظائف الشكليةالتحليل
يساعد هذا البحث على فهم الطبيعة المعقدة للمناعة. تتغير الأنماط الظاهرية للخلية نتيجة التنشيط بواسطة المستضدات ، وتطور الأمراض ، وعوامل أخرى. يمكن للقياس الخلوي أن يفصل مجموعات سكانية فرعية من الخلايا المناعية في خليط معقد وتقييم جميع تغيراتها بمرور الوقت.
علم الأورام
من أهم المهام في علم الأورام تمايز الخلايا حسب نوعها. يعتمد مبدأ التحليل عن طريق قياس التدفق الخلوي في علم الأورام على الظاهرة التالية: عندما يتم معالجة العينة بصبغة فلورية خاصة ، فإنها ترتبط بالبروتينات السيتوبلازمية. بعد الانقسام في الخلايا المتكاثرة بنشاط ، ينخفض محتواها بمقدار النصف. وفقًا لذلك ، تقل شدة تلألؤ الخلية مرتين.
هناك طرق أخرى لاكتشاف الخلايا المتكاثرة:
- استخدام الأصباغ المرتبطة بالحمض النووي (بروبيديوم يوديد) ؛
- استخدام اليوراسيل المسمى ؛
- تسجيل مستوى متزايد من التعبير عن بروتينات cyclin ، والتي تشارك في تنظيم دورة الخلية.
