Цитометр: что это, принцип работы, основные виды, сфера использования

Что это такое?

Цитометр — прибор, который используется для анализа клеток в потоке жидкости, поэтому он называется «проточным». Каждая частица исследуется отдельно, при том, что в один момент должны быть проанализированы десятки тысяч клеток. Поэтому цитометрия как метод анализа настолько распространена — она точная и достоверная.

Сфера применения цитометрии и цитометров очень широка: в первую очередь, это анализ — подсчёт клеток, клеточный цикл, их здоровье и апоптоз, сигналинг, трансфекция, токсикологические исследования и иммунофенотипирование, необходимое в таких областях как гематология, иммунология, онкология. Образцами выступают клетки животных, человека, растений, бактерии и дрожжи, микрочастицы и микроводоросли.

Принцип работы

Главный компонент цитометра — проточная ячейка. Клетки выстраиваются в ней в ряд в ламинарном потоке жидкости, после чего проходят через лазерный луч. Луч, попав в струю жидкости, рассеивается, вызывая флуоресценцию красителей — ими промаркированы структуры. После этого свет попадает на детекторы, которые переводят его в цифровой сигнал, пропорциональный интенсивности света. Вся информация переводится на язык статистики и цифр и хранится в компьютерной системе, к которой подключён проточный цитометр (перейти к товарам).

Основные виды

Комплектация проточных цитометров бывает разная. Например, различают несколько видов ячеек:

• с гидродинамической фокусировкой, где ламинарный поток со всех сторон обжимает образец;
• с капиллярными взаимодействиями, создающими ламинарный поток по принципу микрофлюидики.

Различают и тип лазеров, используемых в цитометрах:

• голубой с длиной волны 488 нм;
• красный с длиной волны 642 нм;
• фиолетовый с длиной волны 406 нм.

Из них наиболее распространён голубой как самый универсальный. Цвет влияет на флуорохромы, применяемые для окрашивания. Количество и комплектацию лазеров можно увеличивать, таким образом расширяя количество флуорохромов, что важно для проведения некоторых цитометрических исследований. При этом цвет может собираться одновременно для всех лазеров, создавая так называемую коллинеарную систему, а может отдельно для каждого.

Варьируются и детекторы:

• фотоумножители PMT, самый распространённый вариант в проточных цитометрах, который представляет из себя вакуумную лампу с электродами. При облучении клеток свет падает на фотоэлектрод, выбивая из него электроны, которые затем летят к промежуточным электродам и выбивают из них ещё несколько, усиливая таким образом сигнал;
• фотодиоды — появились сравнительно недавно, но продолжают набирать популярность. Их чувствительность растёт.

В ходе работы цитометра фотоны преобразуются в электроимпульс, величина которого пропорциональна свету, который попал на детектор. Чем больше в клетке окрашенных структур, тем сильнее флуоресценция, соответственно, сильнее сигнал. Исследуется при этом общая интенсивность сигнала.

Сферы использования

Проточная цитометрия и цитометры встречаются во многих областях науки и производства. Например:

• фармакология, где с помощью этих приборов определяют активность ферментов, экспрессию маркёров и стадии клеточного цикла;
• иммунология — обнаружение внутриклеточных белков, оценка клеточного цикла, фагоцитарной активности, иммунофенотипирование;
• гематология — диагностика заболеваний, в том числе лейкозов, лимфоцитозов, резидуальной болезни;
• цитология — исследование клеточного цикла и антигенов, активности ферментов, определение принадлежности клеток;
• сельское хозяйство — анализ протопластов, плоидности и цикла клеток, изучение биоматериала животных.

В целом же это очень эффективный метод анализа клеток. Он востребован в медицине — при диагностике и лечении пациентов без качественного и надёжного проточного цитометра не обойтись.