Цитометрия

**Цитометры** — это инструменты, которые подсчитывают клетки крови в общем анализе крови.

Цитометрия – это измерение количества и характеристик клеток . Переменные, которые можно измерить цитометрическими методами, включают размер клеток , количество клеток , морфологию клеток (форму и структуру), клеточного цикла фазу , содержание ДНК , а также наличие или отсутствие специфических белков на поверхности клетки или в цитоплазме . ^[1] Цитометрия используется для характеристики и подсчета клеток крови в обычных анализах крови, таких как общий анализ крови . Аналогичным образом цитометрия также используется в исследованиях клеточной биологии и в медицинской диагностике для характеристики клеток в широком спектре приложений, связанных с такими заболеваниями, как рак и СПИД . ^{[ нужна ссылка ]}

Цитометрические устройства

Цитометры изображения

Цитометрия изображений - старейшая форма цитометрии. Цитометры изображения работают путем статического изображения большого количества клетки с помощью оптической микроскопии . Перед анализом клетки обычно окрашивают для усиления контраста или обнаружить определенные молекулы, помечая их флуорохромами . Традиционно, клетки просматриваются с помощью гемоцитометра для облегчения ручного подсчета. ^{[ нужна ссылка ]}

С момента появления цифровой камеры в середине 1990-х годов уровень автоматизации изображение цитометров неуклонно растет. Это привело к коммерческой доступности автоматизированных цитометров с изображением, начиная от простых счетчиков клеток и заканчивая сложными системами скрининга с высоким содержанием .

Проточные цитометры

Из-за первых трудностей с автоматизацией микроскопии проточный цитометр с тех пор используется . В середине 1950-х годов цитометрическое устройство было доминирующим. ^[2] Проточные цитометры работают путем выравнивания отдельных клеток с использованием проточных методов. Клетки характеризуются оптически или с помощью метода электрического импеданса , называемого принципом Коултера . Чтобы обнаружить определенные молекулы при оптической характеристике, клетки в большинстве случаев окрашивают одним и тем же веществом. тип флуорохромов, которые используются в цитометрах изображения. Проточные цитометры обычно обеспечивают меньше данных, чем цитометры изображения, но имеют значительно более высокую пропускную способность. ^{[ нужна ссылка ]}

Сортировка ячеек

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 заряжаются электрически в соответствии с характеристиками содержащейся в них ячейки. внутри капли. В зависимости от заряда капли в конечном итоге отклоняются электрическим полем в разные контейнеры. ^{[ нужна ссылка ]}

Цитометры замедленного действия

Ключевой характеристикой покадровых цитометров является использование в них нетеплогенерирующих источников света, таких как светодиоды . Это позволяет разместить цитометр замедленной съемки внутри обычного инкубатора для клеточных культур. для облегчения непрерывного наблюдения за клеточными процессами без нагревания внутри инкубатора.

История

гемоцитометр

Ранняя история цитометрии тесно связана с развитием подсчета клеток крови. Благодаря работам Карла фон Вьерордта , Луи-Шарля Малассе , Карла Бюркера и других клеток крови к концу 19 века концентрацию можно было точно измерить с помощью камеры для подсчета клеток крови, гемоцитометр . и микроскоп оптический ^[3]^[4]

До 1950-х годов гемоцитометр был стандартным методом подсчета клеток крови. ^[5] В приложениях подсчета клеток крови гемоцитометр теперь заменен электронными счетчиками клеток . Однако гемоцитометр до сих пор используется для подсчета клеток в лабораториях клеточных культур. Постепенно задачу ручного подсчета с использованием микроскопа берут на себя небольшие автоматизированные цитометры с изображением. ^{[ нужна ссылка ]}

Флуоресцентный микроскоп

В 1904 году Мориц фон Рор и Август Кёлер из Carl Zeiss в Йене сконструировали первый ультрафиолетовый микроскоп. Целью создания микроскопа было получение более высокого оптического разрешения за счет использования освещения с более короткой длиной волны, чем у визуального света. Однако у них возникли трудности с автофлуоресценцией при наблюдении биологического материала. К счастью, Келер увидел потенциал флуоресценции. Методика фильтрации возбуждающего света флуоресценции была разработана Генрих Леманн в Zeiss в 1910 году, на основе работы Роберт Вуд . Однако разработанный им «Люминесцентмикроскоп» был лишь вторым на рынке после того, который был независимо разработан Оскаром Хаймштедтом , работавшим в компании C Reichert, Optische Werke AG в Вене, которая сегодня является частью Leica Microsystems . ^[6]^[7]^[8]

Цитофотометрия

К началу 1930-х годов различные фирмы производили ультрафиолетовые флуоресцентные микроскопы. Сцена была установлен для цитометрии, которая теперь выходит за рамки уже установленного гемоцитометра. В это время Торбьёрн Касперссон , работая в Каролинском институте в Стокгольме, разработал серию все более сложных приборы, называемые цитофотометрами . Эти инструменты сочетали в себе флуоресцентный микроскоп и спектрофотометр. для количественной оценки клеточных нуклеиновых кислот и их связи с ростом и функцией клеток. Касперсона ранний Аппарат теперь кажется безнадежно примитивным. Но даже этот примитивный аппарат дал результаты и привлек внимание других исследователей. Многие достижения аналитической цитологии с 1940-х годов и позже были сделаны людьми, совершившими паломничество в Стокгольм. ^[9]

Импульсная цитофотометрия

Первые попытки автоматизировать подсчет клеток были предприняты во время Второй мировой войны. Гукер и др. создает устройство для обнаружения бактерий в аэрозолях. ^[10] Лагеркранц создает автоматизированный счетчик клеток на основе микроскопии ^[11] и выявляет трудности в выравнивании клеток для индивидуального подсчета с помощью микроскопии, как предложил Молдаван в 1934 году. ^[12] Джозеф и Уоллес Коултер обходят эти трудности, изобретая принцип использования электрического импеданса для подсчета и определения размера микроскопических частиц, взвешенных в жидкости. ^[5]^[13] Этот принцип сегодня известный как принцип Коултера и использовался в автоматизированном счетчике клеток крови, выпущенном Coulter Electronics. в 1954 году. « Счетчик Коултера » был первым коммерческим проточным цитометром. ^{[ нужна ссылка ]}

В 1960-е годы Диттрих, Гёде и Каменский совершенствуют конструкцию, предложенную Касперссоном 30 лет назад. Диттриха и Гёде Импульсный цитофотометр был построен на основе флуоресцентного микроскопа Zeiss и поступил в продажу. как ICP 11 от Partec GmbH в 1968 году. Устройство Каменского было коммерциализировано компанией Bio/Physics Systems Inc. под названием «Цитограф» в 1970 году. ^[14]^[15] Эти устройства могли подсчитывать клетки, как и более ранний счетчик Коултера. Но что еще более важно, они также были способны измерять клеточные характеристики. Однако эти первые цитофотометры были основаны на микроскопии. ^[16]

Проточная цитометрия

В 1953 году Кросланд-Тейлор опубликовал неудачную попытку подсчитать эритроциты с помощью микроскопии, в которой он решил проблему выравнивания клеток с помощью оболочки жидкости для гидродинамической фокусировки клеток. ^[2] В конце 1960-х годов Ван Дилла из Национальной лаборатории Лос-Аламоса построил первый цитофотометр, не основанный на микроскопии. Он сделал это, объединив прорыв Кросланда-Тейлора с флуоресцентными красителями, первоначально разработанными для микроскопии, и системой флуоресцентного обнаружения на основе лазера — проточным цитометром, каким мы его знаем сегодня. ^[17]^[18]^[19] Фулвайлер также из Лос-Аламоса объединил принцип Коултера с технологией непрерывного струйного принтера, чтобы создать первый сортировщик клеток в 1965 году. ^[20]

В 1973 году Стейнкамп и его команда из Лос-Аламоса разработали сортировщик клеток на основе флуоресценции. ^[21]

В 1978 году на конференции Американского инженерного фонда в Пенсаколе, Флорида, было предложено название « импульсная цитофотометрия». был заменен на проточную цитометрию , термин, который быстро стал популярным. ^[22] В этот момент появилась импульсная цитофотометрия. в современную форму проточной цитометрии, впервые предложенную Ван Диллой десятью годами ранее. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Массовая цитометрия

Ссылки

^ «Международное общество развития цитометрии» . Архивировано из оригинала 28 марта 2013 г. Проверено 31 марта 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б Кросланд-Тейлор, П.Дж. (1953). «Устройство для подсчета мелких частиц, взвешенных в жидкости через трубку». Природа . 171 (4340): 37–38. Бибкод : 1953Natur.171...37C . дои : 10.1038/171037b0 . ПМИД 13025472 . S2CID 4273373 .
^ Версо, МЛ (1964). «Эволюция методов подсчета крови» . Мед. Хист . 8 (2): 149–158. дои : 10.1017/s0025727300029392 . ПМЦ 1033366 . ПМИД 14139094 .
^ Версо, МЛ (1971). «Некоторые пионеры гематологии девятнадцатого века» . Мед. Хист . 15 (1): 55–67. дои : 10.1017/s0025727300016124 . ПМЦ 1034115 . ПМИД 4929622 .
^ Jump up to: ^а ^б «История проточной цитометрии» . Бекман-Коултер Инк . Проверено 31 марта 2013 г.
^ Раск, Н. (2009). «Флуоресцентный микроскоп» . Вехи развития световой микроскопии . Издательская группа «Природа».
^ Хаймштедт О. (1911). «Флуоресцентный микроскоп». З. Висс. Микроск . 28 :330-337.
^ Рост, ФВД (1995). Люминесцентная микроскопия, том II . Издательство Кембриджского университета. стр. 183–187.
^ Шапиро Х. (2004). «Эволюция цитометров» . Цитометрия Часть А. 58А (1): 13–20. дои : 10.1002/cyto.a.10111 . ПМИД 14994215 . S2CID 836749 .
^ Гукер, FT; О'Конски, Коннектикут; Пикард, HB; Питтс, Дж. Н. (1947). «Фотоэлектронный счетчик коллоидных частиц». J Am Chem Soc . 69 (10): 2422–2431. дои : 10.1021/ja01202a053 . ПМИД 20268300 .
^ Лагеркранц, К. (1948). «Фотоэлектрический подсчет отдельных микроскопических клеток растений и животных». Природа . 161 (4079): 25–26. Бибкод : 1948Natur.161...25L . дои : 10.1038/161025b0 . ПМИД 18933853 . S2CID 4132780 .
^ Молдаван, А. (1934). «Фотоэлектрический метод подсчета микроскопических клеток». Наука . 80 (2069): 188–189. Бибкод : 1934Sci....80..188M . дои : 10.1126/science.80.2069.188 . ПМИД 17817054 .
^ Патент США 2656508 , Coulter WH, «Средство для подсчета частиц, взвешенных в жидкости», выдан 20 октября 1953 г.
^ «Музей потока» . Партек ГмбХ . Проверено 24 августа 2013 г.
^ DE 1815352 , Вольфганг Диттрих и Вольфганг Гёде, «Проточная камера для фотометров для измерения и подсчета частиц в дисперсионной среде»
^ Каменский, Л.А.; Меламед, г-н; Дерман, Х (1965). «Спектрофотометр: новый прибор для сверхбыстрого анализа клеток». Наука . 150 (3696): 630–1. Бибкод : 1965Sci...150..630K . дои : 10.1126/science.150.3696.630 . ПМИД 5837105 . S2CID 34776930 .
^ Ван Дилла, Массачусетс; Трухильо, ТТ; Маллани, ПФ; Коултер, младший (1969). «Клеточная микрофлуорометрия: метод быстрого измерения флуоресценции». Наука . 163 (3872): 1213–1214. Бибкод : 1969Sci...163.1213V . дои : 10.1126/science.163.3872.1213 . ПМИД 5812751 . S2CID 13190489 .
^ «Цитометрия, том 10 - Лос-Аламос» . Лаборатории цитометрии Университета Пердью . Проверено 24 августа 2013 г.
^ Робинсон, JP (2009). «Цитометрия - полная история первых дней». Ин Сак, США; Тарнок, А.; Роте, Г. (ред.). Клеточная диагностика. Основы, методы и клиническое применение потока . Каргер. стр. 1–28.
^ Фулвайлер, MJ (1965). «Электронное разделение биологических клеток по объему». Наука . 150 (698): 910–911. Бибкод : 1965Sci...150..910F . дои : 10.1126/science.150.3698.910 . ПМИД 5891056 . S2CID 459342 .
^ Стейнкамп, Дж.А.; Фулвайлер, MJ; Коултер, младший; Хиберт, доктор медицинских наук; Хорни, Дж. Л.; Малланси, П.Ф. (1973). «Новый многопараметрический сепаратор микроскопических частиц и биологических клеток». Обзор научных инструментов . 44 (9): 1301–1310. Бибкод : 1973RScI...44.1301S . дои : 10.1063/1.1686375 . ПМИД 4279087 .
^ «Музей течения Партек» . Партек ГмбХ . Проверено 25 августа 2013 г.

Внешние ссылки

Цитометрия, том 10 , лаборатории цитометрии Университета Пердью

[1] «Международное общество развития цитометрии» . Архивировано из оригинала 28 марта 2013 г. Проверено 31 марта 2013 г.

[crosland-2] Jump up to: ^а ^б Кросланд-Тейлор, П.Дж. (1953). «Устройство для подсчета мелких частиц, взвешенных в жидкости через трубку». Природа . 171 (4340): 37–38. Бибкод : 1953Natur.171...37C . дои : 10.1038/171037b0 . ПМИД 13025472 . S2CID 4273373 .

[3] Версо, МЛ (1964). «Эволюция методов подсчета крови» . Мед. Хист . 8 (2): 149–158. дои : 10.1017/s0025727300029392 . ПМЦ 1033366 . ПМИД 14139094 .

[4] Версо, МЛ (1971). «Некоторые пионеры гематологии девятнадцатого века» . Мед. Хист . 15 (1): 55–67. дои : 10.1017/s0025727300016124 . ПМЦ 1034115 . ПМИД 4929622 .

[Coulter-5] Jump up to: ^а ^б «История проточной цитометрии» . Бекман-Коултер Инк . Проверено 31 марта 2013 г.

[6] Раск, Н. (2009). «Флуоресцентный микроскоп» . Вехи развития световой микроскопии . Издательская группа «Природа».

[7] Хаймштедт О. (1911). «Флуоресцентный микроскоп». З. Висс. Микроск . 28 :330-337.

[8] Рост, ФВД (1995). Люминесцентная микроскопия, том II . Издательство Кембриджского университета. стр. 183–187.

[shapiro-9] Шапиро Х. (2004). «Эволюция цитометров» . Цитометрия Часть А. 58А (1): 13–20. дои : 10.1002/cyto.a.10111 . ПМИД 14994215 . S2CID 836749 .

[10] Гукер, FT; О'Конски, Коннектикут; Пикард, HB; Питтс, Дж. Н. (1947). «Фотоэлектронный счетчик коллоидных частиц». J Am Chem Soc . 69 (10): 2422–2431. дои : 10.1021/ja01202a053 . ПМИД 20268300 .

[11] Лагеркранц, К. (1948). «Фотоэлектрический подсчет отдельных микроскопических клеток растений и животных». Природа . 161 (4079): 25–26. Бибкод : 1948Natur.161...25L . дои : 10.1038/161025b0 . ПМИД 18933853 . S2CID 4132780 .

[12] Молдаван, А. (1934). «Фотоэлектрический метод подсчета микроскопических клеток». Наука . 80 (2069): 188–189. Бибкод : 1934Sci....80..188M . дои : 10.1126/science.80.2069.188 . ПМИД 17817054 .

[13] Патент США 2656508 , Coulter WH, «Средство для подсчета частиц, взвешенных в жидкости», выдан 20 октября 1953 г.

[14] «Музей потока» . Партек ГмбХ . Проверено 24 августа 2013 г.

[15] DE 1815352 , Вольфганг Диттрих и Вольфганг Гёде, «Проточная камера для фотометров для измерения и подсчета частиц в дисперсионной среде»

[Kamentsky-16] Каменский, Л.А.; Меламед, г-н; Дерман, Х (1965). «Спектрофотометр: новый прибор для сверхбыстрого анализа клеток». Наука . 150 (3696): 630–1. Бибкод : 1965Sci...150..630K . дои : 10.1126/science.150.3696.630 . ПМИД 5837105 . S2CID 34776930 .

[17] Ван Дилла, Массачусетс; Трухильо, ТТ; Маллани, ПФ; Коултер, младший (1969). «Клеточная микрофлуорометрия: метод быстрого измерения флуоресценции». Наука . 163 (3872): 1213–1214. Бибкод : 1969Sci...163.1213V . дои : 10.1126/science.163.3872.1213 . ПМИД 5812751 . S2CID 13190489 .

[18] «Цитометрия, том 10 - Лос-Аламос» . Лаборатории цитометрии Университета Пердью . Проверено 24 августа 2013 г.

[19] Робинсон, JP (2009). «Цитометрия - полная история первых дней». Ин Сак, США; Тарнок, А.; Роте, Г. (ред.). Клеточная диагностика. Основы, методы и клиническое применение потока . Каргер. стр. 1–28.

[20] Фулвайлер, MJ (1965). «Электронное разделение биологических клеток по объему». Наука . 150 (698): 910–911. Бибкод : 1965Sci...150..910F . дои : 10.1126/science.150.3698.910 . ПМИД 5891056 . S2CID 459342 .

[21] Стейнкамп, Дж.А.; Фулвайлер, MJ; Коултер, младший; Хиберт, доктор медицинских наук; Хорни, Дж. Л.; Малланси, П.Ф. (1973). «Новый многопараметрический сепаратор микроскопических частиц и биологических клеток». Обзор научных инструментов . 44 (9): 1301–1310. Бибкод : 1973RScI...44.1301S . дои : 10.1063/1.1686375 . ПМИД 4279087 .

[22] «Музей течения Партек» . Партек ГмбХ . Проверено 25 августа 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]