Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Цитометры - это инструменты, которые подсчитывают клетки крови в общем анализе крови.

Цитометрия - это измерение характеристик клеток . Переменные , которые могут быть измерены с помощью цитометрии методов включают размер клеток , количество клеток , морфологии клеток (форму и структуру), клеточный цикл фазу, ДНК - контент, а также наличие или отсутствие специфических белков на клеточной поверхности , либо в цитоплазме . [1] Цитометрия используется для характеристики и подсчета клеток крови в общих анализах крови, таких как полный анализ крови.. Аналогичным образом цитометрия также используется в исследованиях клеточной биологии и в медицинской диагностике для характеристики клеток в широком диапазоне применений, связанных с такими заболеваниями, как рак и СПИД .

Цитометрические устройства [ править ]

Цитометры изображений [ править ]

Цитометрия изображений - самая старая форма цитометрии. Цитометры изображений работают путем статического изображения большого количества клеток с помощью оптической микроскопии . Перед анализом клетки обычно окрашивают для усиления контраста или для обнаружения конкретных молекул, маркируя их флуорохромами . Традиционно клетки просматриваются в гемоцитометре, чтобы облегчить подсчет вручную.

С момента появления цифровой камеры в середине 1990-х годов уровень автоматизации цитометров изображений неуклонно возрастал. Это привело к коммерческой доступности автоматизированных цитометров изображений, от простых счетчиков клеток до сложных систем скрининга с высоким содержанием .

Проточные цитометры [ править ]

Основная статья: Проточная цитометрия

Из-за ранних трудностей автоматизации микроскопии проточный цитометр с середины 1950-х годов был доминирующим цитометрическим устройством. [2] Проточные цитометры работают, выравнивая отдельные клетки, используя проточные методы. Ячейки характеризуются оптически или с помощью метода электрического импеданса, называемого принципом Коултера . Для обнаружения конкретных молекул при оптических характеристиках клетки в большинстве случаев окрашивают флуорохромами того же типа, которые используются в цитометрах изображений. Проточные цитометры обычно предоставляют меньше данных, чем цитометры изображений, но имеют значительно более высокую пропускную способность.

Сортировщики ячеек [ править ]

Основная статья: Проточная цитометрия

Сортировщики клеток - это проточные цитометры, способные сортировать клетки по их характеристикам. Сортировка достигается с помощью технологии, аналогичной той, что используется в струйных принтерах . Поток жидкости разбивается на капли механической вибрацией. Затем капли электрически заряжаются в соответствии с характеристиками ячейки, содержащейся в капле. В зависимости от заряда капли в конечном итоге отклоняются электрическим полем в разные контейнеры.

Цитометры с интервальной съемкой [ править ]

Ключевой характеристикой интервальных цитометров является использование в них источников света, не выделяющих тепло, таких как светодиоды . Это позволяет помещать цитометр с интервальной съемкой внутри обычного инкубатора для культур клеток, чтобы облегчить непрерывное наблюдение за клеточными процессами без нагрева внутри инкубатора.

История [ править ]

гемоцитометр

Гемоцитометр [ править ]

Основная статья: гемоцитометр

Ранняя история цитометрии тесно связана с развитием подсчета клеток крови. Благодаря работам Карла фон Виерордта , Луи-Шарля Малассеса , Карла Бюркера и других концентрация клеток крови могла быть точно измерена к концу 19 века с помощью камеры для подсчета клеток крови, гемоцитометра и оптического микроскопа . [3] [4]

До 1950-х годов гемоцитометр был стандартным методом подсчета клеток крови. [5] В приложениях для подсчета клеток крови гемоцитометр был заменен электронными счетчиками клеток . Однако гемоцитометр все еще используется для подсчета клеток в лабораториях по культивированию клеток. Постепенно ручной подсчет с использованием микроскопа берут на себя небольшие автоматизированные цитометры изображений.

Флуоресцентный микроскоп [ править ]

Основная статья: флуоресцентный микроскоп

В 1904 году Мориц фон Рор и Август Кёлер из Carl Zeiss в Йене сконструировали первый ультрафиолетовый микроскоп. Цель микроскопа состояла в том, чтобы получить более высокое оптическое разрешение за счет использования освещения с более короткой длиной волны, чем визуальный свет. Однако они испытывали трудности с автофлуоресценцией при наблюдении за биологическим материалом. К счастью, Келер увидел потенциал флуоресценции. Методика фильтрации возбуждающего флуоресцентного света была разработана Генрихом Леманом в Zeiss в 1910 году на основе работы Роберта Вуда . Однако разработанный им «Люминесцензмикроскоп» был лишь вторым на рынке после того, как независимо разработал Оскар Хеймштадт.который работал в C Reichert, Optische Werke AG в Вене, которая сегодня является частью Leica Microsystems . [6] [7] [8]

Цитофотометрия [ править ]

К началу 1930-х годов различные фирмы производили ультрафиолетовые флуоресцентные микроскопы. Все было готово для того, чтобы цитометрия вышла за рамки уже установленного гемоцитометра. В это время Торбьорн Касперссон , работающий в Каролинском институте в Стокгольме, разработал серию все более сложных инструментов, называемых цитофотометрами . Эти инструменты объединяли флуоресцентный микроскоп со спектрофотометром. для количественного определения клеточных нуклеиновых кислот и их связи с ростом и функцией клеток. Ранний аппарат Касперссона теперь кажется безнадежно примитивным. Но даже этот примитивный прибор получил результаты и привлек внимание других исследователей. Многие достижения в аналитической цитологии с 1940-х годов и в дальнейшем были сделаны людьми, совершившими паломничество в Стокгольм. [9]

Пульсовая цитофотометрия [ править ]

Модель A Coulter Counter - первый коммерческий проточный цитометр

Первые попытки автоматизировать подсчет клеток были сделаны во время Второй мировой войны. Gucker et al. строит устройство для обнаружения бактерий в аэрозолях. [10] Лагеркранц создает автоматический счетчик клеток на основе микроскопии [11] и определяет трудности выравнивания клеток для индивидуального подсчета с помощью микроскопии, как предложил Молдаван в 1934 году. [12] Джозеф и Уоллес Коултер преодолевают эти трудности, изобретая принцип. использования электрического импеданса для подсчета и определения размера микроскопических частиц, взвешенных в жидкости. [5] [13] Этот принцип сегодня известен как принцип Коултера и использовался в автоматическом счетчике клеток крови, выпущенномCoulter Electronics в 1954 году. « Coulter counter » был первым коммерческим проточным цитометром.

В 1960-е годы Диттрих, Гёде и Каменцки улучшают дизайн, впервые примененный Касперссоном 30 лет назад. Импульсный цитофотометр Диттриха и Гёде был построен на основе флуоресцентного микроскопа Zeiss и в 1968 году коммерциализирован как ICP 11 компанией Partec GmbH . Устройство Каменского было коммерциализировано компанией Bio / Physics Systems Inc. как Cytograph в 1970 году. [14] [15] Эти устройства были умеет подсчитывать клетки, как и раньше. Но что более важно, они также могли измерять характеристики клеток. Однако эти ранние цитофотометры были основаны на микроскопии. [16]

Проточная цитометрия [ править ]

Основная статья: Проточная цитометрия

В 1953 году Кросланд-Тейлор опубликовал безуспешную попытку подсчета эритроцитов с помощью микроскопии, в которой он решил проблему выравнивания клеток с помощью жидкости оболочки для гидродинамической фокусировки клеток. [2] В конце 1960-х Ван Дилла из Лос-Аламосской национальной лаборатории построил первый цитофотометр, не основанный на микроскопии. Он сделал это, объединив прорыв Кросланда-Тейлора с флуоресцентными красителями, первоначально разработанными для микроскопии, и лазерной флуоресцентной системой обнаружения - проточным цитометром, каким мы его знаем сегодня. [17] [18] [19] Fulwyler также в Лос-Аламосе сочетает принцип Коултера с технологией непрерывной струйной печати.создать первый сортировщик клеток в 1965 году. [20]

В 1973 году Стейнкамп и команда из Лос-Аламоса продолжили работу над сортировщиком клеток на основе флуоресценции. [21]

В 1978 году на конференции Американского инженерного фонда в Пенсаколе, штат Флорида, название импульсная цитофотометрия было изменено на проточную цитометрию - термин, который быстро стал популярным. [22] В тот момент импульсная цитофотометрия превратилась в современную форму проточной цитометрии, впервые примененную Ван Дилла десятью годами ранее.

См. Также [ править ]

  • Массовая цитометрия

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Международное общество по развитию цитометрии" . Архивировано из оригинала на 2013-03-28 . Проверено 31 марта 2013 .
  2. ^ а б Кросленд-Тейлор, П.Дж. (1953). «Устройство для подсчета мелких частиц, взвешенных в жидкости через трубку». Природа . 171 (4340): 37–38. Bibcode : 1953Natur.171 ... 37C . DOI : 10.1038 / 171037b0 . PMID 13025472 . S2CID 4273373 .  
  3. Перейти ↑ Verso, ML (1964). «Эволюция методов подсчета крови» . Med. Hist . 8 (2): 149–158. DOI : 10.1017 / s0025727300029392 . PMC 1033366 . PMID 14139094 .  
  4. Перейти ↑ Verso, ML (1971). «Некоторые пионеры гематологии девятнадцатого века» . Med. Hist . 15 (1): 55–67. DOI : 10.1017 / s0025727300016124 . PMC 1034115 . PMID 4929622 .  
  5. ^ а б "История проточной цитометрии" . Beckman-Coulter Inc . Проверено 31 марта 2013 .
  6. ^ Раск, Н. (2009). «Флуоресцентный микроскоп» . Вехи в световой микроскопии . Издательская группа "Природа".
  7. ^ Heimstädt О. (1911). "Das Fluoreszenzmikroskop". Z. Wiss. Микроск . 28 : 330–337.
  8. ^ Рост, FWD (1995). Флуоресцентная микроскопия, том II . Издательство Кембриджского университета. С. 183–187.
  9. ^ Шапиро Х. (2004). «Эволюция цитометров» . Цитометрии Часть A . 58А (1): 13–20. DOI : 10.1002 / cyto.a.10111 . PMID 14994215 . S2CID 836749 .  
  10. ^ Gucker, FT; О'Конски, Коннектикут; Пикард, НВ; Питтс, Дж. Н. (1947). «Фотоэлектронный счетчик коллоидных частиц». J Am Chem Soc . 69 (10): 2422–2431. DOI : 10.1021 / ja01202a053 . PMID 20268300 . 
  11. ^ Lagercrantz, С. (1948). «Фотоэлектрический подсчет отдельных микроскопических клеток растений и животных». Природа . 161 (4079): 25–26. Bibcode : 1948Natur.161 ... 25L . DOI : 10.1038 / 161025b0 . PMID 18933853 . S2CID 4132780 .  
  12. ^ Молдаван, А. (1934). «Фотоэлектрическая техника для подсчета микроскопических клеток». Наука . 80 (2069): 188–189. Bibcode : 1934Sci .... 80..188M . DOI : 10.1126 / science.80.2069.188 . PMID 17817054 . 
  13. ^ Патент США 2656508 , Coulter WH, «Средства для подсчета частиц , взвешенных в жидкости.», Выданный 1953-10-20 
  14. ^ "Музей потока" . Partec GmbH . Проверено 24 августа 2013 .
  15. ^ DE 1815352 , Вольфганг Диттрих и Вольфганг Гёде, "Проточная камера для фотометров для измерения и подсчета частиц в дисперсионной среде" 
  16. ^ Каменцкий, Л.А.; Меламед, MR; Дерман, H (1965). «Спектрофотометр: новый прибор для сверхбыстрого анализа клеток». Наука . 150 (3696): 630–1. Bibcode : 1965Sci ... 150..630K . DOI : 10.1126 / science.150.3696.630 . PMID 5837105 . S2CID 34776930 .  
  17. ^ Ван Дилла, Массачусетс; Трухильо, TT; Mullaney, PF; Колтер, младший (1969). «Микрофлуориметрия клеток: метод быстрого измерения флуоресценции». Наука . 163 (3872): 1213–1214. Bibcode : 1969Sci ... 163.1213V . DOI : 10.1126 / science.163.3872.1213 . PMID 5812751 . S2CID 13190489 .  
  18. ^ "Цитометрия Том 10 - Лос-Аламос" . Лаборатории цитометрии Университета Пердью . Проверено 24 августа 2013 .
  19. Перейти ↑ Robinson, JP (2009). «Цитометрия - окончательная история первых дней». In Sack, U .; Tárnok, A .; Роте, Г. (ред.). Сотовая диагностика. Основы, методы и клиническое применение Flow . Каргер. С. 1–28.
  20. ^ Fulwyler, MJ (1965). «Электронное разделение биологических клеток по объему». Наука . 150 (698): 910–911. Bibcode : 1965Sci ... 150..910F . DOI : 10.1126 / science.150.3698.910 . PMID 5891056 . S2CID 459342 .  
  21. ^ Steinkamp, ​​JA; Фулвайлер, MJ; Колтер, младший; Hiebert, RD; Хорни, JL; Mullancy, PF (1973). «Новый многопараметрический сепаратор для микроскопических частиц и биологических клеток». Обзор научных инструментов . 44 (9): 1301–1310. Bibcode : 1973RScI ... 44.1301S . DOI : 10.1063 / 1.1686375 . PMID 4279087 . 
  22. ^ "Музей потока Partec" . Partec GmbH . Проверено 25 августа 2013 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Цитометрия, том 10 , лаборатория цитометрии Университета Пердью