Cytometri - Cytometry
Cytometri er måling av egenskapene til celler . Variabler som kan måles ved hjelp av cytometriske metoder inkluderer cellestørrelse , celletall , cellemorfologi (form og struktur), cellesyklusfase , DNA -innhold og eksistens eller fravær av spesifikke proteiner på celleoverflaten eller i cytoplasma . Cytometri brukes til å karakterisere og telle blodceller i vanlige blodprøver, for eksempel fullstendig blodtelling . På lignende måte brukes cytometri også i cellebiologisk forskning og i medisinsk diagnostikk for å karakterisere celler i et bredt spekter av applikasjoner knyttet til sykdommer som kreft og AIDS .
Cytometriske enheter
Bilde cytometre
Bilde -cytometri er den eldste formen for cytometri. Bildecytometre opererer ved statisk avbildning av et stort antall celler ved bruk av optisk mikroskopi . Før analyse blir cellene vanligvis farget for å øke kontrast eller for å oppdage spesifikke molekyler ved å merke disse med fluorokromer . Tradisjonelt sett blir celler sett på et hemocytometer for å hjelpe manuell telling.
Siden introduksjonen av digitalkameraet , på midten av 1990-tallet, har automatiseringsnivået for bildecytometre jevnt økt. Dette har ført til kommersiell tilgjengelighet av automatiserte bildecytometre, alt fra enkle celletellere til sofistikerte screeningssystemer med høyt innhold .
Flowcytometre
På grunn av de tidlige vanskelighetene med å automatisere mikroskopi, har flowcytometeret siden midten av 1950-årene vært den dominerende cytometriske enheten. Flowcytometre opererer ved å justere enkeltceller ved hjelp av flytningsteknikker. Cellene kjennetegnes optisk eller ved bruk av en elektrisk impedansmetode kalt Coulter -prinsippet . For å oppdage spesifikke molekyler når de er optisk karakterisert, er cellene i de fleste tilfeller farget med den samme typen fluorokromer som brukes av bildecytometre. Flowcytometre gir generelt mindre data enn bildecytometre, men har en betydelig høyere gjennomstrømning.
Cellesorterere
Cellesorterere er flytcytometre som er i stand til å sortere celler i henhold til deres egenskaper. Sorteringen oppnås ved å bruke teknologi som ligner på det som brukes i blekkskrivere . Væskestrømmen brytes opp i dråper av en mekanisk vibrasjon. Dråpene blir deretter elektrisk ladet i henhold til egenskapene til cellen i dråpen. Avhengig av ladningen, blir dråpene endelig avbøyd av et elektrisk felt til forskjellige beholdere.
Time-lapse cytometre
Et sentralt kjennetegn ved time-lapse cytometre er deres bruk av ikke varmegenererende lyskilder som lysemitterende dioder . Dette gjør at et time-lapse-cytometer kan plasseres inne i en konvensjonell cellekultur-inkubator for å lette kontinuerlig observasjon av cellulære prosesser uten at varme bygger seg opp inne i inkubatoren.
Historie
Hemocytometer
Den tidlige historien til cytometri er nært knyttet til utviklingen av blodcelletellingen. Gjennom arbeidet til Karl von Vierordt , Louis-Charles Malassez , Karl Bürker og andre blodcellekonsentrasjon kunne på slutten av 1800-tallet måles nøyaktig ved bruk av et blodcelleteller, hemocytometer og et optisk mikroskop .
Fram til 1950 -tallet var hemocytometeret standardmetoden for å telle blodceller. I applikasjoner for telling av blodceller har hemocytometeret nå blitt erstattet av elektroniske celletellere . Imidlertid blir hemocytometeret fortsatt brukt til å telle celler i cellekulturlaboratorier. Suksessivt blir den manuelle oppgaven med å telle, ved hjelp av et mikroskop, overtatt av små automatiserte bildecytometre.
Fluorescensmikroskop
I 1904 konstruerte Moritz von Rohr og August Köhler ved Carl Zeiss i Jena det første ultrafiolette mikroskopet. Hensikten med mikroskopet var å oppnå høyere optisk oppløsning ved å bruke belysning med kortere bølgelengde enn visuelt lys. Imidlertid opplevde de problemer med autofluorescens når de observerte biologisk materiale. Heldigvis så Köhler potensialet for fluorescens. En filtreringsteknikk for fluorescens -eksitasjonslys ble utviklet av Heinrich Lehmann i Zeiss i 1910, basert på arbeid av Robert Wood . Imidlertid var "Lumineszenzmikroskop" han utviklet bare nummer to på markedet, etter den uavhengig utviklet av Oskar Heimstädt som jobbet i C Reichert, Optische Werke AG i Wien, som i dag er en del av Leica Microsystems .
Cytofotometri
På begynnelsen av 1930 -tallet produserte forskjellige firmaer ultrafiolette fluorescerende mikroskoper. Scenen var satt for at cytometri nå skulle gå utover det nå etablerte hemocytometeret. På dette tidspunktet utviklet Torbjörn Caspersson , som jobber ved Karolinska Institute i Stockholm, en serie gradvis mer sofistikerte instrumenter kalt cytofotometre . Disse instrumentene kombinerte et fluorescerende mikroskop med et spektrofotometer for å kvantifisere cellulære nukleinsyrer og deres forhold til cellevekst og funksjon. Casperssons tidlige apparat virker nå håpløst primitivt. Men selv dette primitive apparatet fikk resultater og vakte oppmerksomhet fra andre forskere. Mange av fremskrittene innen analytisk cytologi fra 1940-årene og på avdelingene ble gjort av folk som valfartet til Stockholm.
Pulscytofotometri
De første forsøkene på å automatisere celletelling ble gjort rundt andre verdenskrig. Gucker et al. bygger en enhet for å oppdage bakterier i aerosoler. Lagercrantz bygger en automatisert celleteller basert på mikroskopi og identifiserer vanskelighetene med å justere celler som skal telles individuelt ved hjelp av mikroskopi, slik Moldavan hadde foreslått i 1934. Joseph og Wallace Coulter omgår disse vanskelighetene ved å finne opp prinsippet om bruk av elektrisk impedans til telling og størrelse mikroskopi partikler suspendert i en væske. Dette prinsippet er i dag kjent som Coulter -prinsippet og ble brukt i den automatiserte blodcelletelleren som ble utgitt av Coulter Electronics i 1954. “ Coulter -telleren ” var det første kommersielle flowcytometeret.
I løpet av 1960 -årene forbedret Dittrich, Göhde og Kamentsky designet som Caspersson var banebrytende for 30 år tidligere. Dittrich og Göhde største puls cytophotometer ble bygget rundt et Zeiss fluorescerende mikroskop og kommersialisert som ICP 11 ved Partec GmbH i 1968. Kamentsky enhet ble kommersialisert av Bio / Physics Systems Inc. som Cytograph i 1970. Disse anordninger var i stand til å telle celler, som den tidligere Coulter -telleren. Men enda viktigere, de var også i stand til å måle cellulære egenskaper. Imidlertid var disse tidlige cytofotometrene mikroskopibaserte.
Flowcytometri
I 1953 publiserte Crosland-Taylor et mislykket forsøk på å telle røde blodlegemer ved hjelp av mikroskopi der han løste problemet med å justere celler ved å bruke kappevæske for å hydrodynamisk fokusere cellene. På slutten av 1960-tallet bygde Van Dilla ved Los Alamos National Laboratory det første ikke-mikroskopibaserte cytofotometeret. Han gjorde dette ved å kombinere Crosland-Taylors gjennombrudd med de fluorescerende fargestoffene som opprinnelig ble utviklet for mikroskopi og et laserbasert fluorescerende deteksjonssystem-flowcytometeret slik vi kjenner det i dag. Fulwyler, også i Los Alamos, kombinerer Coulter -prinsippet med kontinuerlig blekkskriverteknologi for å lage den første cellesortereren i 1965.
I 1973 følger Steinkamp og teamet i Los Alamos opp med en fluorescensbasert cellesorterer.
I 1978, på konferansen til American Engineering Foundation i Pensacola, Florida, ble navnet pulscytofotometri endret til flytcytometri , et begrep som raskt ble populært. På det tidspunktet hadde pulscytofotometri utviklet seg til den moderne formen for flytcytometri, som Van Dilla var banebrytende for ti år tidligere.
Se også
Referanser
Eksterne linker
- Cytometry Volume 10 av Purdue University Cytometry Laboratories