Танилцуулга
Судлаачид хэдхэн минутын дотор олон мянган эсийг хэрхэн шинждэг талаар та бодож байсан уу? Урсгалын цитометр нь үүнийг боломжтой болгодог. Энэхүү техник нь бие даасан эсүүдэд хурдан, олон хэмжээст дүн шинжилгээ хийх боломжийг олгодог бөгөөд тэдгээрийн физик, химийн шинж чанарын талаархи чухал ойлголтыг илчилдэг.
Энэ нийтлэлд бид дээж бэлтгэхээс эхлээд эцсийн өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх хүртэлх урсгалын цитометрийн дотоод үйл ажиллагааг судлах болно. Та энэхүү хүчирхэг хэрэгсэл нь дархлаа судлал, хорт хавдрын судалгаа гэх мэт салбарт шинжлэх ухааны судалгаа, эмнэлзүйн хэрэглээг хэрхэн өөрчилсөн талаар илүү гүнзгий ойлголттой болно.
Урсгалын цитометрийн үндсэн зарчмууд
Шингэний систем
Урсгалын цитометр нь эс эсвэл тоосонцор агуулсан дээжийг шингэний уусмалд түдгэлзүүлж, урсгалын цитометрт оруулдаг шингэн системээс эхэлдэг. Систем нь дээжийг хүрээлсэн бүрхүүлийн шингэнийг ашигладаг бөгөөд эсүүдийг нэг файлд нийцүүлэхийг баталгаажуулдаг. Энэ нь эсийг лазер туяагаар дамжин өнгөрөхөд нэг нэгээр нь шинжилдэг. Шингэний систем нь багажны доторх эсийн нарийн хөдөлгөөн, зохион байгуулалтыг хариуцдаг бөгөөд энэ нь шинжилгээний явцад хэмжилтийг үнэн зөв хийхэд чухал үүрэгтэй. Усан шингэний систем сайн ажиллахгүй бол урсгалын цитометрийн мэддэг өндөр нарийвчлал, хурдыг хадгалах боломжгүй юм. Системийн эсүүдийг нэг файлын урсгалд төвлөрүүлэх чадвар нь нэг эсийн нарийвчилсан дүн шинжилгээ хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бие даасан эсийн зан төлөв, шинж чанарыг ойлгоход чухал ач холбогдолтой юм.
Гэрлийн тархалт ба флюресцент
Урсгалын цитометрийн дараагийн гол зарчим бол эсүүд гэрэлтэй хэрхэн харьцдагтай холбоотой байдаг. Forward scatter (FSC) нь эсийн хэмжээг хэмждэг бол хажуугийн тархалт (SSC) нь нарийн ширхэгтэй байдал, эсийн бүтэц зэрэг дотоод нарийн төвөгтэй байдлыг хэмждэг. Эдгээр хоёр тархалтын параметрүүд нь эсийн физик бүтцийн талаархи үндсэн мэдээллийг өгдөг.
Нэмж дурдахад флюресцент нь эсийн доторх тодорхой маркер эсвэл молекулуудыг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эсүүд флюресцент шошготой байх үед лазерд өртөх үед өөр өөр долгионы урттай гэрэл ялгаруулдаг. Энэхүү флюресценцийн ялгарал нь эсийн доторх тодорхой уураг, нуклейн хүчил эсвэл бусад молекулуудын талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгдөг. Гэрлийн тархалт ба флюресцентийн хослол нь эсийн олон хэмжээст шинжилгээ хийх боломжийг олгодог бөгөөд судлаачдад тэдгээрийн шинж чанарын талаар илүү гүнзгий ойлголттой болох боломжийг олгодог.
Илрүүлэгч ба дохио боловсруулах
Эсүүд лазераар дамжин өнгөрөх үед гэрлийн тархалт ба флюресцент дохиог фотодиод эсвэл фото үржүүлэгч хоолой гэх мэт нарийн мэдрэгчүүд илрүүлдэг. Эдгээр мэдрэгч нь ялгарсан дохиог барьж дижитал өгөгдөл болгон хувиргадаг. Дараа нь энэ өгөгдлийг компьютерээр боловсруулж, судлаачдад эсийн шинж чанарыг шинжлэх, тайлбарлах боломжийг олгодог. Үр дүнгийн өгөгдлийг туршилтын нарийн төвөгтэй байдлаас хамааран гистограмм, цэгийн график эсвэл илүү дэвшилтэт техник гэх мэт янз бүрийн форматаар дүрсэлж болно.
Илрүүлэгчийн нарийвчлал, мэдрэмж нь цуглуулсан өгөгдөл нь шинжилж буй эсийн жинхэнэ шинж чанарыг тусгахад чухал үүрэгтэй. Детекторын технологийн дэвшлийн ачаар урсгалын цитометр нь илүү хүчирхэг болж, олон параметрийг нэгэн зэрэг илрүүлэх боломжийг олгож, техникийн чадавхийг улам сайжруулж байна.
Параметр |
Хэмжилт |
Зорилго |
Forward Scatter (FSC) |
Урагшаа чиглэлд гэрэл цацагдана |
Эсийн хэмжээг хэмждэг |
Хажуугийн тархалт (SSC) |
Гэрэл 90°-д тархсан |
Дотоод нарийн төвөгтэй байдал эсвэл нарийн ширхэгтэй байдлыг хэмждэг |
Флюресцент |
Флуорофоруудаас ялгарах гэрэл |
Эсийн дотор/гаднах тодорхой маркер эсвэл уураг илрүүлдэг |
Урсгалын цитометр дэх лазерын үүрэг
Лазерын төрөл ба функц
Урсгалын цитометрийн хувьд лазер нь эсэд наалдсан флюресцент тэмдэглэгээг өдөөхөд зайлшгүй шаардлагатай. Орчин үеийн урсгалын цитометрүүд ихэвчлэн янз бүрийн флюрофоруудыг өдөөхийн тулд олон лазер ашигладаг. Лазер бүр нь тодорхой долгионы уртад тохируулагдсан байдаг бөгөөд энэ нь флюресцент будаг эсвэл эсэд наалдсан уурагуудыг идэвхжүүлдэг. Олон тооны лазерыг ашиглах энэхүү чадвар нь нэг нүдэн дээрх олон параметрийн цогц шинжилгээ хийх боломжийг олгодог бөгөөд урсгалын цитометрийг нарийн төвөгтэй туршилтуудад үнэлж баршгүй хэрэгсэл болгодог. Урсгалын цитометрт лазерыг ашиглах нь судлаачдад нэг дор олон мянган эсийн өндөр хүчин чадалтай шинжилгээ хийх боломжийг олгодог. Лазер нь флюресцент тэмдэглэгээг өдөөхөөс гадна гэрлийн тархалтаар эсийн хэмжээ, дотоод нарийн төвөгтэй байдлыг хэмжихэд шаардлагатай гэрлийг өгдөг. Энэ нь лазерыг технологийн тулгын чулуу болгодог.
Лазер төрөл |
Долгионы урт |
Чиг үүрэг |
Сэтгэл хөдөлсөн флуорофорууд |
Цэнхэр лазер |
488 нм |
Ногоон флюорофорыг өдөөдөг |
FITC, GFP |
Улаан лазер |
633 нм |
Алс улаан флуорофорыг өдөөдөг |
APC, Alexa Fluor 647 |
Нил ягаан өнгийн лазер |
405 нм |
Нил ягаан болон хэт ягаан туяаны флуорофорыг өдөөдөг |
DAPI, Номхон далайн цэнхэр |
Эсүүдтэй лазерын харилцан үйлчлэл
Эсүүд лазер туяагаар дамжин өнгөрөхөд янз бүрийн чиглэлд гэрлийн тархалт үүсдэг. Урагшаа тараах нь лазерын туяаны чиглэлд тархсан гэрлийн хэмжээг хэмжиж, эсийн хэмжээний талаарх мэдээллийг өгдөг. Лазертай 90 градусын өнцгөөр хэмжигддэг хажуугийн тархалт нь эсийн дотоод бүтцээс тархсан гэрлийн хэмжээг хэмжиж, түүний дотоод нарийн төвөгтэй байдлын талаархи ойлголтыг өгдөг. Тархалтаас гадна эсүүдэд хавсаргасан флюресцент тэмдэглэгээнүүд нь лазераар өдөөгдсөн үед тодорхой долгионы урттай гэрлийг ялгаруулдаг. Энэхүү ялгарсан гэрлийг детекторууд авдаг бөгөөд эсийн гадаргуу дээр эсвэл эсийн доторх тодорхой маркер эсвэл уураг байгаа эсэхийг хэмжихэд ашигладаг. Гэрлийн тархалт ба флюресценцийн хослол нь урсгалын цитометрийн эсийн нарийн шинжилгээг хийх боломжийг олгодог.
Урсгалын цитометрийн дээж бэлтгэх
Флюресцент будагч бодис бүхий эсийн шошго
Урсгалын цитометрийн шинжилгээ хийхийн тулд эсийг эхлээд флюресцент будаг эсвэл эсрэгбиемээр тэмдэглэсэн байх ёстой. Эдгээр шошго нь эсийн гадаргуу эсвэл эсийн доторх тодорхой уураг эсвэл маркеруудтай холбогдож, тэдгээрийг шинжилгээний явцад илрүүлж, хэмжих боломжийг олгодог. Урсгалын цитометрт ашигладаг нийтлэг маркерууд нь эсийн амьдрах чадвар, эрүүл мэндийг үнэлэх боломжтой ДНХ-тай холбох будагч бодисууд болон эсийн гадаргуу дээрх тодорхой уурагуудыг чиглүүлдэг флюресценттэй коньюгат эсрэгбиемүүд юм. Эсийг шошголох үйл явц нь урсгалын цитометр нь тухайн эсийн шинж чанарын талаарх чухал мэдээллийг олж авах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, судлаачид дархлааны хариу урвал эсвэл өвчний явцыг шинжлэхийн тулд гадаргуугийн тодорхой шинж тэмдгүүдийн эсрэг эсрэгбие бүхий дархлааны эсийг тэмдэглэж болно.
Гидродинамик төвлөрөл
Урсгалын цитометрийн чухал алхам бол гидродинамик фокусжуулалт бөгөөд шингэний систем нь эсийн суспензийг нарийн урсгал руу шахаж, эсүүд нэг нэгээр нь лазераар дамжин өнгөрөхийг баталгаажуулдаг. Энэ техник нь эс бүрийг тус тусад нь шинжлэхийг баталгаажуулдаг бөгөөд энэ нь үнэн зөв мэдээлэл олж авахад маш чухал юм. Гидродинамик фокус нь дээж дэх эсүүдийг салгах боломжийг олгодог тул тэдгээрийг хөрш зэргэлдээх эсүүдэд хөндлөнгөөс оролцуулахгүйгээр задлан шинжилж болно. Гидродинамик фокус нь урсгалын цитометрийг микроскоп гэх мэт бусад аргуудаас ялгах гол хүчин зүйлүүдийн нэг бөгөөд их хэмжээний эсийг хурдан, үр дүнтэйгээр шинжлэх боломжгүй байж болно.
Мэдээлэл цуглуулах, дүн шинжилгээ хийх
Хаалга ба мэдээллийн дүрслэл
Урсгалын цитометрээс мэдээлэл цуглуулсны дараа тодорхой эсийн популяцийг шүүж, дүрслэхийн тулд хаалганы техникийг ашигладаг. Өгөгдлийг харуулахын тулд гистограмм, цэгийн график гэх мэт уламжлалт аргуудыг ихэвчлэн ашигладаг. Эдгээр дүрслэл нь судлаачдад эсүүдийг хэмжээ, ширхэглэл, флюресценц зэрэг шинж чанарт тулгуурлан бүлэглэх боломжийг олгодог. PCA (Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгийн шинжилгээ), SPADE (Нягтаар нормчлогдсон үйл явдлуудын хүрээний модны явцын шинжилгээ), tSNE (t-тархсан стохастик хөрш) зэрэг шинэ техникүүдийг олон цогц эмбэдчлэлийн өгөгдөлд ашигладаг. Эдгээр дэвшилтэт алгоритмууд нь судлаачдад том өгөгдлийн багц дахь нарийн хэв маягийг тодорхойлж, биологийн ач холбогдолтой ойлголтыг гаргах боломжийг олгодог.
Олон параметрийн шинжилгээ
Урсгалын цитометрийн хамгийн том давуу талуудын нэг нь олон параметрийг нэгэн зэрэг хэмжих чадвар юм. Энэ чадвар нь эсийн хэмжээ, уургийн илэрхийлэл, амьдрах чадварыг нэг туршилтаар хэмжих гэх мэт нарийн шинжилгээ хийх боломжийг олгодог. Урсгалын цитометр нь эс бүрт 30 хүртэлх параметрийг хэмжих боломжтой бөгөөд энэ нь хорт хавдар эсвэл дархлааны хариу урвал зэрэг эсийн цогц популяцийг судлахад тохиромжтой. Олон параметрийн шинжилгээ нь эсүүд олон талаараа ялгаатай байж болох нэг төрлийн бус популяцийг судлахад маш чухал юм. Нэг эсийн олон шинж чанарыг нэгэн зэрэг хэмжих энэхүү чадвар нь судлаачдад судалж буй эсийн популяцийн талаарх илүү бүрэн дүр зургийг өгдөг.
Урсгалын цитометрийн хэрэглээ
Иммунофенотип
Урсгалын цитометрийн хамгийн түгээмэл хэрэглээний нэг бол дархлааны эсийг гадаргуугийн тэмдэглэгээнд үндэслэн задлан шинжилдэг иммунофенотип юм. Урсгалын цитометр нь дархлааны эсүүд дээрх хэд хэдэн өөр тэмдэглэгээг нэгэн зэрэг хэмжиж, судлаачдад эсийн төрлийг ангилах, дархлааны хариу урвалыг тодорхойлох, өвчний явцыг хянах боломжийг олгодог. Энэ нь дархлал хомсдол, лейкеми, лимфома болон дархлаатай холбоотой бусад өвчний оношлогоонд өргөн хэрэглэгддэг. Иммунофенотип нь дархлааны тогтолцооны үйл ажиллагааг ойлгох, эсийн эмгэгийг тодорхойлох судалгаа, эмнэлзүйн практикт чухал хэрэгсэл болсон.
Хорт хавдрын судалгаа
Урсгалын цитометр нь хорт хавдрын судалгаанд, ялангуяа хорт хавдрын эсийн биологийг ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь судлаачдад эсийн ДНХ-ийн агуулгыг судлах, хавдрын маркеруудыг илрүүлэх, эсийн өсөлтийн хурдыг хэмжих боломжийг олгодог. Эрдэмтэд урсгалын цитометрийг ашигласнаар хорт хавдрын эсүүд эмчилгээнд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлж байгааг хянаж, хавдрын түрэмгий байдлыг үнэлж, эмчилгээний шинэ зорилтуудыг тодорхойлох боломжтой. Энэ арга нь лейкеми, лимфома зэрэг гематологийн хорт хавдрыг судлах, түүнчлэн хатуу хавдрын судалгаанд зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд эмчилгээний шийдвэр гаргахад чиглүүлэх ойлголтыг өгдөг.
Микроб ба гематологийн судалгаа
Урсгалын цитометрийг хүний эсийг судлахаас гадна бактери, вирус болон бусад эмгэг төрүүлэгчдийг судлах бичил биетний судалгаанд өргөн ашигладаг. Энэ нь хэмжээ, хэлбэр, уургийн илэрхийлэл зэрэг өвөрмөц шинж чанарт тулгуурлан микробуудыг тодорхойлох боломжтой. Гематологийн хувьд урсгалын цитометрийг цусны эсийг судлах, цусан дахь хэвийн бус байдлыг илрүүлэх, цус багадалт, лейкеми зэрэг өвчнийг оношлоход ашигладаг.
Өргөдөл |
Талбай |
Зорилго |
Иммунофенотип |
Дархлаа судлал |
Дархлааны эсийг ангилах, дархлааны өвчнийг оношлох |
Хорт хавдрын судалгаа |
Онкологи |
Хорт хавдрын эсийн биологийг судлах, хавдрын маркеруудыг илрүүлэх, эмчилгээний хариу урвалыг хянах |
Микробын шинжилгээ |
Микробиологи |
Физик шинж чанарт үндэслэн эмгэг төрүүлэгчдийг тодорхойлох, шинжлэх |
Гематологи |
Гематологи |
Цусны эсийн популяцийг судлах, цустай холбоотой өвчнийг оношлох |
Урсгалын цитометрийн ирээдүй
Технологийн дэвшил
Урсгалын цитометрийн салбар хурдацтай хөгжиж, шинэ технологиудын чадавхийг сайжруулж байна. Өндөр хүчин чадалтай системүүд нь хэдэн секундын дотор олон мянган эсийг шинжлэх боломжийг олгодог бол олон лазерын тохиргоо нь илрүүлэх параметрийн тоог нэмэгдүүлж, туршилтын цар хүрээ, нарийвчлалыг сайжруулдаг. Уламжлалт урсгалын цитометрийг микроскоптой хослуулсан дүрслэлийн урсгалын цитометрийн интеграци нь судлаачдад эсийн нарийвчилсан зургийг олон параметрт өгөгдлийн хамт авах боломжийг олгодог. Эдгээр технологийн дэвшил нь урсгалын цитометрийг улам хүчирхэг болгож, судлаачдад илүү нарийн төвөгтэй шинжилгээ хийх, эсийн биологийн талаар илүү гүнзгий ойлголттой болох боломжийг олгож байна.
Өргөтгөсөн програмууд
Урсгалын цитометр хөгжсөөр байгаа тул түүний хэрэглээ нь хувь хүнд тохирсон эм, дархлаа эмчилгээ, ховор эсийг илрүүлэх зэрэг шинэ салбарт өргөжиж байна. Олон төрлийн эсийн маркер, шинж чанарыг шинжлэх чадвар нь урсгалын цитометрийг хорт хавдрын эмчилгээнээс эхлээд халдварт өвчний хяналт хүртэл олон салбарын судлаачдад зайлшгүй шаардлагатай хэрэгсэл болгодог.
Дүгнэлт
Урсгалын цитометр нь орчин үеийн биологийн судалгааны чухал хэрэгсэл бөгөөд бие даасан эсийн шинж чанар, зан үйлийн талаархи ойлголтыг урьд өмнө байгаагүй хурдтайгаар санал болгодог. Хорт хавдрын судалгаанаас авахуулаад дархлаа судлал хүртэл өргөн хүрээтэй, олон янз байдаг. Технологи хөгжихийн хэрээр энэ аргын нарийвчлал, хэрэглээ улам бүр нэмэгдсээр байгаа нь шинжлэх ухаан, анагаах ухааны судалгааны гол хөрөнгө болж байна. Хурдтай хувьслын ачаар урсгалын цитометр нь биологийн нээлт, эмнэлзүйн оношлогооны тэргүүн эгнээнд үлдэх нь дамжиггүй.
гэх мэт компаниудын хувьд Урсгалын цитометрийн дэвшилтэт шийдлүүдийг санал болгодог HKeybio нь энэхүү технологи нь эсийн үйл ажиллагааны талаарх үнэ цэнэтэй ойлголтыг өгч, судалгааны ажлыг оновчтой болгох боломжтой. Тэдний бүтээгдэхүүн нь биологийн болон клиник судалгааны хурдацтай ахиц дэвшилд ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг өвөрмөц давуу талыг авчирдаг.
Түгээмэл асуултууд
А: Урсгалын цитометр гэж юу вэ?
Х: Урсгалын цитометр нь эсийн физик, химийн шинж чанарыг шинжлэх, хэмжихэд ашигладаг арга юм. Энэ нь эсийг шингэний урсгалд түдгэлзүүлж, лазераар дамжуулж, гэрлийн тархалт, флюресценцийг хэмжих замаар ажилладаг.
А: Урсгалын цитометр хэрхэн ажилладаг вэ?
Х: Урсгалын цитометр нь лазерыг ашиглан эсийг хэмжээ, дотоод нарийн төвөгтэй байдал, флюресцент тэмдэглэгээнд үндэслэн тус тусад нь шинжилдэг. Илэрсэн дохиог дүн шинжилгээ хийх зорилгоор өгөгдөл болгон хувиргадаг.
А: Урсгалын цитометрийн гол хэрэглээ юу вэ?
Х: Урсгалын цитометрийг дархлаа судлал, хорт хавдрын судалгаа, микробиологи, гематологи зэрэгт янз бүрийн шинж чанарт үндэслэн эсийг шинжилж, ангилахад ашигладаг.
Асуулт: Урсгалын цитометр яагаад судалгаанд чухал байдаг вэ?
Х: Урсгалын цитометр нь шинжлэх ухаан, анагаах ухааны судалгаанд чухал ач холбогдолтой том эсийн популяцийг хурдан шинжлэх боломжийг олгодог өндөр хурдтай, олон параметрт өгөгдөл өгдөг.
А: Урсгалын цитометр хэр нарийвчлалтай вэ?
Хариулт: Урсгалын цитометр нь нэг эсийн олон параметрийг хурдан бөгөөд нарийн хэмжиж, судалгаа, оношилгооны найдвартай мэдээллээр хангадаг тул өндөр нарийвчлалтай.
