background image

CYTOMETRIA PRZEPŁYWOWA  

I LASEROWA CYTOMETRIA SKANINGOWA W MEDYCYNIE 

 

Cytometr  przepływowy  (flow  cytometer,  FC)  FACSCalibur  pozwala  na  pomiar 

intensywności  czterech  kolorów  fluorescencji  wzbudzonych  światłem  jednego  (argon  laser, 

488  nm)  lub  dwóch  laserów  (red  diode  laser,  635  nm)  oraz  pomiar  światła  rozproszonego 

w komórkach  umieszczonych  w  zawiesinie  i  zabarwionych    fluorochromami  lub 

przeciwciałami  sprzężonymi  z  fluorochromami.  Pomiar  w  FC  opiera  się  na  założeniu, 

że intensywność  emitowanej  fluorescencji  wywołanej  iluminacją  komórki  światłem  lasera 

o długości  fali  zbliżonej  do  maksimum  absorpcji  dla  danego  fluorochromu  jest  wprost 

proporcjonalna  do  ilości  składnika  komórki  znakowanego  tym  fluorochromem.  Pomiar 

światła  rozproszonego,  mierzonego  w  przedłużeniu  promienia  lasera  (forward  scatter)  i  pod 

kątem  90

o

  do  promienia  lasera  (side  scatter),  pozwala  na  analizę  odpowiednio  wielkości 

komórki  i  ziarnistości  cytoplazmy.  Jest  to  pomiar  jakościowy  i  ilościowy.  Zaletą  cytometrii 

przepływowej  jest  możliwość  szybkiego,  obiektywnego  i  zautomatyzowanego  pomiaru 

pojedynczych  komórek  w  dużych  populacjach  komórkowych,  wykrywanie  śladowych 

subpopulacji,  równoległa  ocena  kilku  parametrów  komórki  (analiza  wieloparametrowa) 

i opcja  sortowania  komórek.  Niedogodnością  FC  jest  brak  możliwości  korelacji  wyników 

pomiarów  fluorescencji  z  morfologią  komórek  oraz  technika  przygotowania  materiału 

do badań wymagająca izolacji z tkanki pojedynczych komórek. 

W  medycynie  FC  są  wykorzystywane  m.in.  do  immunofenotypowania,  analizy 

i sortowania  komórek  hematopoetycznych,  oceny  oporności  wielolekowej,  ploidii,  replikacji 

DNA,  struktury  chromatyny,  zawartości  RNA,  zawartości  białek,  ekspresji  antygenów 

(powierzchniowych, cytoplazmatycznych, jądrowych), właściwości błon cytoplazmatycznych 

(potencjał,  przepuszczalność),  aktywności  enzymów,  stężenia  Ca

+2

,  apoptozy,  pH  i  wielu 

innych. 

Wprowadzenie  systemów  komputerowej  analizy  obrazu  (image  analysis  system) 

umożliwiło  wykonywanie  pomiarów  w  skrawkach  histologicznych  bez  potrzeby  izolacji 

pojedynczych komórek, analizę parametrów morfologicznych komórek i jądra komórkowego, 

wizualizację badanych komórek i ich selekcję do pomiaru. Pomiar w analizatorze obrazu jest 

czasochłonny i praktycznie nie daje możliwości przeprowadzenia analizy ilościowej. 

Laserowy cytometr skaningowy (laser scanning cytometer, LSC) jest połączeniem FC 

i  systemu  komputerowej  analizy  obrazu.  LSC  mierzy  cztery  kolory  fluorescencji  (zieloną, 

pomarańczową,  czerwoną  i  bliską  podczerwieni)  wzbudzoną  jednym  (argon  laser,  488  nm) 

background image

lub  dwoma  laserami  (he-ne  laser,  633  nm)  oraz  intensywność  światła  rozproszonego 

w komórkach  umieszczonych  na  szkiełku  podstawowym  i  zabarwionych  fluorochromami. 

Pomiar  odbywa  się  z  szybkością  do  100  komórek/sekundę,  z  czułością  (sensitivity) 

i dokładnością (accuracy) porównywalną z uzyskiwanymi w nowoczesnych FC. Porównanie 

właściwości oraz możliwości FC i LSC przedstawiono w tabeli poniżej.  

 

Porównanie właściwości oraz możliwości FC i LSC 

Cecha 

Cytometr przepływowy (FC) 

Laserowy cytometr 

skaningowy (LSC) 

Barwienie i pomiar komórek 

w zawiesinie 

na szkiełku 

podstawowym 

Analiza wielu parametrów 
fluorescencyjnych komórki 

tak 

tak 

Korelacja fluorescencji z morfologią 
komórek 

możliwa przy użyciu sortera 

tak 

Analiza parametrów związanych z 
przestrzenną dystrybucją 
fluorochromu w komórce (np. jądro 
versus cytoplazma) 

nie 

tak 

Analiza maksymalnej intensywności 
fluorescencji na danym obszarze 

nie 

tak (max pixel) 

Liczba pomiarów danej komórki 

jeden 

wielokrotne 

Wielokrotny pomiar tych samych 
komórek celem oznaczenia zmian 
fluorescencji w czasie (kinetyka) 

nie 

tak 

Wielokrotne pomiary tych samych 
komórek sekwencyjnie zabarwionych 
różnymi fluorochromami 

nie 

tak 

Utrata komórek w trakcie barwienia 

duża  

(zależna od liczby wirowań) 

minimalna  

(< 5%) 

Archiwizacja zmierzonego materiału 

nie 

tak 

Pomiar w skrawkach histologicznych 

nie 

tak 

Analiza parametrów fluorescencji w 
zależności od topografii skrawka 

nie 

tak 

Automatyczna analiza miejsc FISH 

praktycznie niemożliwa 

tak 

Pomiar światła rozproszonego 

forward scatter 

side scatter 

forward scatter 

Sortowanie komórek/chromosomów 

tak 

nie 

Szybkość pomiaru 

do 10 000 komórek/s 

do 100 komórek/s 

 

 Zasada  pomiaru  fluorescencji  komórek  w  LSC  jest  podobna  do  FC,  z  tym  że  pomiar 

komórek  w  LSC  odbywa  się  na  szkiełku  podstawowym,  a  w  FC  w  zawiesinie.  Oba 

urządzenia pozwalają na pomiar zintegrowanej wartości fluorescencji, światła rozproszonego 

i  czasu.  LSC  umożliwia  równoczesny  pomiar  fluorescencji  w  dwóch  różnych 

background image

kompartmentach  komórki,  tj.  na  obszarze  jądra  komórkowego  i  osobno  na  obszarze 

cytoplazmy.  Jednym  z  parametrów  rejestrowanych  w  trakcie  pomiaru  w  LSC  jest  położenie 

komórki  na  szkiełku  podstawowym,  co  jest  podstawą  korelacji  parametrów  fluorescencji 

z morfologią  komórek.  Komórki  po  pomiarze  w  LSC  mogą  być  zabarwione  innymi 

fluorochromami, ponownie poddane pomiarowi, a wyniki pomiarów połączone w jeden plik. 

Ponieważ  rejestrowana  jest  pozycja  każdej  komórki  na  szkiełku,  zatem  po  wykonaniu 

pomiaru w skrawku histologicznym  możliwe jest odtworzenie mapy geograficznej preparatu 

i  analiza  parametrów  fluorescencji  komórek  zlokalizowanych  na  określonym  obszarze 

zmierzonego skrawka (np. tylko w tej części preparatu, która zawiera utkanie nowotworowe).      

Przygotowanie  preparatów  do  pomiaru  w  LSC  jest  proste.  Komórki  już  raz 

przytwierdzone do szkiełka podstawowego nie ulegają przemieszczaniu i nawet wielokrotne 

płukanie i ponowne barwienie powoduje utratę jedynie minimalnej liczby komórek (< 5%).   

Zastosowania  LSC  częściowo  pokrywają  się  z  zastosowaniami  FC.  Zwraca  uwagę 

użycie  LSC  do  pomiarów  fluorescencji  w  preparatach  histologicznych  oraz  możliwości 

analizy  przestrzennej  dystrybucji  fluorochromu,  która  może  służyć  do  wykrywania 

translokacji  białek  z  jądra  do  cytoplazmy,  np.  translokacji  NF-kB,  p53,  p21  lub  białek 

pośredniczących w przekazywaniu sygnałów. 

 

prof. dr hab. Elżbieta Urasińska 

Zakład Patomorfologii