Průtoková cytometrie

Podobné dokumenty
Principy a instrumentace

METODY VYŠETŘOVÁNÍ BUNĚČNÉ IMUNITY. Veřejné zdravotnictví

laboratorní technologie

Nové metody v průtokové cytometrii. Vlas T., Holubová M., Lysák D., Panzner P.

Jana Nechvátalová Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně

Polychromatická cytometrie - setup experimentu

Helena Langhansová. 30. listopadu 2011

Průtoková cytometrie Flow Cytometry

Fluorescenční mikroskopie

Zoologická mikrotechnika - FLUORESCENČNÍ MIKROSKOPIE

F l u o r e s c e n c e

Ústav molekulární a translační medicíny LF UP - cytometry

Fluorescence (luminiscence)

Mnohobarevná cytometrie v klinické diagnostice

Nastavení metod pro imunofenotypizaci krevních. EXBIO Praha, a.s.

Fluorescenční mikroskopie

Základy princip pr tokové cytometrie

PRŮTOKOVÁ CYTOMETRIE - PERSPEKTIVNÍ ALTERNATIVA V ANALÝZE MIKROBIOLOGICKÝCH UKAZATELŮ KVALITY VOD

Analýza buněčných populací pomocí průtokové cytometrie

Přístrojové vybavení pro detekci absorpce a fluorescence

Metoda Live/Dead aneb využití fluorescenční mikroskopie v bioaugmentační praxi. Juraj Grígel Inovativní sanační technologie ve výzkumu a praxi

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

Optická konfokální mikroskopie a mikrospektroskopie. Pavel Matějka

Přístrojové vybavení pro detekci absorpce a fluorescence

VYUŽITÍ PRŮTOKOVÉ CYTOMETRIE PRO DETEKCI ÚČINNOSTI FILTRACE BAKTERIÍ V PROCESECH ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD

Pokročilé biofyzikální metody v experimentální biologii

Polychromatická cytometrie v hemato-onkologii

MODERNÍ METODY CHEMICKÉ FYZIKY I lasery a jejich použití v chemické fyzice Přednáška 5

Luminiscence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence. chemicky (chemiluminiscence)

Vícebarevná průtoková cytometrie v klinice

DODATEČNÉ INFORMACE dle 49 zákona č. 137/2006 Sb., o veřejných zakázkách

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

7. Měření fluorescence při excitaci kontinuálním světlem ( steady-state )

Funkční testy: BasoFlowEx Kit FagoFlowEx Kit

FLUORESCENČNÍ MIKROSKOP

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Přístroje v hematologické laboratoři

Barevné principy absorpce a fluorescence

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.

Využití a princip fluorescenční mikroskopie

Standardizace v průtokové cytometrii. Hana Glier, Martin Špryngar Konference Analytická cytometrie VII Mikulov, 2013

FluoroSpheres Kód K0110

IMUNOFLUORESCENCE. Mgr. Petr Bejdák Ústav klinické imunologie a alergologie Fakultní nemocnice u sv. Anny a Lékařská fakulta MU

LRR/BUBCV CVIČENÍ Z BUNĚČNÉ BIOLOGIE 3. TESTY ŽIVOTASCHOPNOSTI A POČÍTÁNÍ BUNĚK

Imunofenotypizace leukemií z kostní dřeně, periferní krve, výpotku a mozkomíšního moku průtokovou cytometrií

Principles of Flow Cytometry. Tomáš Kalina MOTOLSKÝ MINIKURZ CYTOMETRIE

Praktický kurz Praktický kurz monitorování apoptózy a autofágie u nádorových prostatických buněk pomocí průtokové cytometrie

Moderní nástroje pro zobrazování biologicky významných molekul pro zajištění zdraví. René Kizek

ODŮVODNĚNÍ VEŘEJNÉ ZAKÁZKY

Fluorescenční vyšetření rostlinných surovin. 10. cvičení

HPLC - Detektory A.Braithwaite and F.J.Smith; Chromatographic Methods, Fifth edition, Blackie Academic & Professional 1996 Colin F. Poole and Salwa K.

Barevné principy absorpce a fluorescence

Něco o laserech. Ústav fyzikální elektroniky Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity 13. května 2010

Kupní smlouva. uzavřená dle ustanovení 2079 a násl. zákona č. 89/2012 Sb., občanského zákoníku, v platném znění

nastavení real-time PCR cykleru Rotor Gene 3000

1. Teorie mikroskopových metod

Intracelulární detekce Foxp3

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Průtoková cytometrie flow-cytometrie. Biofyzikální ústav Lf, MU Vladan Bernard

Aplikace průtokové cytometrie v klinické imunologii a hematologii

Vybrané spektroskopické metody

Chemická analýza moče

Výzkumné centrum genomiky a proteomiky. Ústav experimentální medicíny AV ČR, v.v.i.

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Bioimaging rostlinných buněk, CV.2

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: Lasery - druhy

Téma: Testy životaschopnosti a Počítání buněk

BOVINE BLOOD NEUTROPHILS: INFLUENCE OF ISOLATION TECHNIQUES TO SURVIVAL KREVNÍ NEUTROFILY SKOTU: VLIV IZOLAČNÍCH TECHNIK NA ŽIVOTNOST

Příloha C. zadávací dokumentace pro podlimitní veřejnou zakázku Mikroskopy pro LF MU TECHNICKÉ PODMÍNKY (technická specifikace)

Měření charakteristik pevnolátkového infračerveného Er:Yag laseru

Přednášky z lékařské přístrojové techniky

Chemie a fyzika pevných látek p2

Odůvodnění veřejné zakázky

Dodávka průtokového cytometru

Závisí kvalita spermií na věku mužů?

Dokumentace projektu. Fotoluminiscence. Autorky: Kateřina Limburská, Tereza Fleková Vedoucí projektu: Zdeněk Polák

Světlo jako elektromagnetické záření

Obchodní akademie, Vyšší odborná škola a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Uherské Hradiště

MOLEKULÁRNÍ METODY V EKOLOGII MIKROORGANIZMŮ

2. Pomocí Hg výbojky okalibrujte stupnici monochromátoru SPM 2.

FLUORIMETRICKÉ STANOVENÍ FLUORESCEINU

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

PSI (Photon Systems Instruments), spol. s r.o. Ústav přístrojové techniky AV ČR, v.v.i.

Spektroskopie v UV-VIS oblasti. UV-VIS spektroskopie. Roztok KMnO 4. pracuje nejčastěji v oblasti nm

ZÁKLADY OBECNÉ A KLINICKÉ BIOCHEMIE

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM

Časově rozlišená fluorescence

Automatizace výrobních procesů ve strojírenství a řemesel, CZ.1.07/1.1.30/ , Přednáška - KA 5

SIGRIST BactoSense Unikátní přenosný průtokový cytometr pro monitoring mikrobiologické kvality vody

Viková, M. : MIKROSKOPIE V Mikroskopie V M. Viková

Mikroskopy. Světelný Konfokální Fluorescenční Elektronový

ELEKTRONIKA PRO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU

Moderní trendy měření Radomil Sikora

Marcela Vlková Jana Nechvátalová. FN u sv. Anny v Brně LF MU Brno

Proč elektronový mikroskop?

Příspěvek k hodnocení prognostického potenciálu indexu proliferace a apoptózy plazmatických buněk u mnohočetného myelomu

Transkript:

Průtoková cytometrie Princip průtokové cytometrie Použití více fluorescenčních barev - teorie kompenzace Možnosti analýzy dat Některé aplikace průtokové cytometrie Imunologické laboratorní metody 20.4.2009

Průtokový cytometr = Automatický mikroskop Průtoková cytometrie je technologie, která umožňuje simultánní měření několika charakteristik na úrovni jedné buňky Detekce & Počítání Buňky prochází před objektivem mikroskopu a je automaticky změřena jejich fluorescence. Odpad Vzorek Nevýhody oproti mikroskopii: nevíme, kde je v buňce signál lokalizován

Složky průtokového cytometru Fluidika: vzorek buněčná suspenze. Nasátí vzorku do přístroje. Průtok vzorku přístrojem. Vytvoření proudu buněk pro měření. Sortování. Regulace rychlosti měření. Optika: Zdroj excitačního záření. Optické zařízení pro sběr emitovaného záření a odraženého světla. Zdroje světla (lasery, detektory, filtry) Elektronika: Převod optického signálu na elektronický signál. Digitalizace pro počítačovou analýzu. Analýza dat: Zobrazení dat & analýza identifikace populací kvantifikace intenzity značení kvantifikace zastoupení buněk v dané populaci

Schéma fluidiky vzorek Odpad Unášecí tekutina Tlak unáš. tek. (Stálý) Tlak Vzorku (Variabilní) Vakuum Natlakování

Princip průtokové cytometrie Jádro průtokového cytometru: Flow cell - kyveta Nasátí buněk Quartz nozzle Fluorescenční signály Laserový paprsek Velikost otvoru v nozzle = 50 to 400 µm - na některých přístrojích lze měnit

Hydrodynamická fokusace v kyvetě Dobré rozlišení Horší rozlišení Vzorek Unášecí tekutina Vzorek Unášecí tekutina Nízký tlak vzorku,úzký proud vzorku Vhodné pro DNA analýzu Vysoký tlak vzorku, široký proud vzorku. Nevhodné pro DNA analýzu nízký vysoký

Rozptyl světla buňkou: Forward Scatter (FSC) Čím větší buňka, tím větší rozptyl světla FSC závisí na velikosti buňky Laserový paprsek FSC Detektor tor

Rozptyl světla buňkou: Side Scatter (SSC) Laserový paprsek FSC Detektor tor Intenzita SSC je proporcionální množství cytosolických struktur v buňce (granula, buněčné inkluze, atd.) SSC závisí na granularitě buňky Sběrn rné čočky SSC Detektor tor

Rozdělení krevních buněk dle FSC a SSC Lymfocyty Granulocyty SSC Monocyty Erytrocyty debris, Mrtvé buňky FSC

Detekce fluorescence, značení protilátkami

Intenzita fluorescence 10 1 10 2 10 3 10 4 Relativní intenzita fluorescence Počet buněk

Fluorescenční kanály Fluorochromy (buňce vlastní nebo navázané, např. pomocí protilátek) na buňkách absorbují část světla a excitují se Emise světla o nižší energii, tj. o delší vlnové délce než byla excitační. Emitované fotony prochází přes sběrné čočky a jsou pomocí soustavy filtrů a zrcadel rozděleny do kanálů dle svojí vlnové délky Stokesův posun

Lasery Light amplification by stimulated emission of radiation Zdroj monochromatického světla (jediná vlnová délka) Zdroj koherentního vlnění = vlnění o stejné frekvenci, stejného směru kmitání a stejné fáze (nebo se stejným fázovým rozdílem). Stabilní zdroj záření Lasery v průtokovém cytometru: Dvoulaserové průtokové cytometry argon laser - modrý (488 nm) helium-neon diode laser - červený (633 nm). Třílaserové průtokové cytometry violet laser - fialový (407 nm) nebo UV laser (350 nm)

Detekce Fluorescence Laser Beam FSC Detector Emitovaná fluorescence je pomocí sestavy filtrů a čoček rozdělena podle vlnové délky do kanálů. Na koncových detektorech je v každém m z nich vyhodnocena intenzita fluorescence. Collection Lens Fluorescence Detector A, B, C, etc

Intenzita fluorescence 10 1 10 2 10 3 10 4 Relative fluorescence intensity Number of Events

Long Pass Filtry (LP) Propouští všechny vlnové délky vyšší než specifikovaná vlnová délka Example: 500LP bude propouštět všechny vlnové délky větší než 500nm Transmittance 400nm 500nm 600nm 700nm

Short Pass Filtry (SP) Propouští všechny vlnové délky kratší než specifikovaná vlnová délka Příklad: 600SP bude propouštět všechny vlnové délky kratší než 500nm. Transmittance 400nm 500nm 600nm 700nm

Pásmové filtry Propouší specifické rozmezí vlnových délek Příklad: 550/20BP Filter bude propouštět vlnové délky mezi 540nm a 560nm (550/20 = 550+/-10, ne 550+/-20) Transmittance 400nm 500nm 600nm 700nm

Dichroické filtry Mohou být long pass (LP) nebo short pass (SP) Filtr je umístěn v úhlu 45 Část světla je odražena v úhlu 90º k příchozímu paprsku, část světla je propuštena. Detector 1 Dichroic Filter Detector 2

Jednoduché schéma optiky přístroje Počet kanálů: 2 lasery obvykle 4 kanály 3 lasery až 11 kanálů APC PE FacsCalibur PC5

Spektra běžných fluorochromů Laser Lines (nm) 350 350 457 488 514 610 632 PE-Texas Red Texas Red PI Ethidium PE cis-paranaric Acid 300 400 500 600 700

Elektronika Detektory PMT (photomultiplier tube): elektrony dopadají na fotokatodu Lze měnit napětí na PMT lze nastavit citlivost detektoru Konverze optického signálu do elektronických signálů (změny v napětí - pulsy) Amplifikace signálu a digitalizace (Analog to Digital Converters = ADC ). Analýza výšky Height (H), šířky Width (W) a plochy Area (A) pulsu Softwarová analýza dat LIST MODE FILE: pro každou buňku hodnoty všech parametrů

Vznik pulsu napětí na PMT 1. Laser t Voltage 2. Laser t Voltage 3. Laser t Voltage

Výška, šířka a plocha pulsu Napětí Výška pulsu (H) Plochy pulsu (A) 0 40 Šířka pulsu (W) čas (µs)

Práh (Threshold) Hodnota treshold definuje minální intenzitu signálu v daném kanálu, která je zaznamenáno. Nižší signály nejsou zobrazeny ani zaznamenány.

Kompenzace Fluorochromy typicky emitují světlo v širokém spektru vlnových délek (100nm nebo víc) V závislosti na uspořádání filtrů, detektory mohou zachytit fluorescenci od jiných fluorochromů, které jsou detekovány v jiných kanálech kanálů (tzv. přesvit, překryv spekter) Přesvit je třeba kompenzovat, tak aby detektor zaznamenal signál pouze 1 fluorochromu

Excitační a emisní spektra fluorochromů (modrý laser) Stejná excitace různá emise Překryv spekter (overlap)

Překryv spekter (spektral overlap) Fluorescein Isothiocyanate PE Phycoerytrin

Jde pouze o výpočet, úpravu dat, tak aby byla analyzovatelná Závisí na: nastavení přístroje (PMT napětí na detektorech) vlastnostech dané šarže fluorochromu Kompenzace Jednobarevné značení CD8 FL2-%FL1=0% FL2-%FL1=12%

Kompenzace pomocí softwaru Je potřeba připravit jednobarevně značené kontrolní vzorky Software vypočítá hodnoty kompenzací Snadné, přesné a rychlé Umožňuje to mnohobarevnou analýzu Možné na cytometrech nové generace Kompenzační matrix FL1 FL2 FL3 FL1 Comp 3.96 0 FL2 Comp 27.35 5.15 FL3 Comp 0 11.18

Mnohobarevná cytometrie Výhody Šetří čas a vzorky (1) 6barevná zkumavka = (15) 2barevných zkumavek Exponenciální nárůst informace Data z (1) 6barevné zkumvky» (15) 2barevných zkumavek Identifikace nových/málo zastoupených populací (<0.05%) interní kontroly ve vzorku Problémy Musí se pečlivě zvolit kombinace protilátek a fluorochromů Ne všechny reagencie jsou dostupné ve všech barvách Vyšší možnost vzniku chyb Je potřeba zvolit správné kontroly

Analýza a interpretace dat Data v LIST MODE FILE pomocí speciálního softwaru grafické zobrazení Různé typy grafů Statistiky Názvy běžných programů (CellQuest, Flowjo, WinMDI, FCS Express)

Histogramy zobrazení 1 parametru LIST MODE FILE Event # Param 1 FSC Param2 SSC Param 3 Param 4 PE Param 5 APC 1 100 500 10 650 4 2 110 505 700 700 6 Četnost (count) 3 90 480 720 670 10 4 95 490 15 720 15 0 10 100 1000.10000 Intenzita signálu

Dot ploty zobrazení 2 parametrů SSC Periferní krev populace dle velikosti a granularity 30% 60% FSC Periferní krev populace lymfocytů dle CD4 a CD8

Gatování Populace krevních dendritických buněk Gate je definován jako oblast (za pomoci logických operátorů - AND, NOT, OR) Data mohou být zobrazena pouze pro definovaný subset buněk Vytvoření statistik pro buňky,které nás zajímají: procento pozitivních buněk Hodnota fluorescence (relativní hodnota)

Hlavní aplikace na průtokovém cytometru: DNA a RNA analýza Analýza životnosti (zastoupení apopt. buněk) Fenotypizace (zastoupení populací, testování aktivace buněk) Funkce buněk (Ca2+influx) Imunologické funkce ( ox. reakce, cytotoxické funkce) Sorting a buněčná izolace

Stanovení zastoupení základních buněčných populací CD16 PE, CD56 PE NK buňky CD3 Periferní krev populace lymfocytů dle CD4 a CD8: CD4+ Th lymfocyty CD8+ Tc (cytotoxické) lymfocyty Ostatní populace: CD16+CD56+ NK buňky CD14+ monocyty

Analýza životnosti, apoptózy Apoptóza fosfatidylserin na vnější straně membrány vazba Annexinu V Mrtvé buňky -Průnik barvy do jádra (propidium iodide PI)

Analýza buněčného cyklu Events S phase M G1 DNA obsah na průtokovém cytometru G1 G2 G0/1 1 2 1 S G2/M DNA obsah Rozložení do fází buněčného cyklu

Značení konců DNA dutp Apoptóza fragmentace DNA Na volné konce DNA se enzymaticky naváže [Fluoresceindeoxyuridine triphosphate (dutp)] Detekce v kanálu Green Fluorescence Apoptotické buňky (DNA je fragmentována Živé buňky (DNA není fragmentována Green Fluorescence

Oxidační reakce Např. Testování funkce makrofágů Oxidací vzniká fluorescenční produkt, který je detekován cytometricky. Superoxide Hydrogen Peroxide Glutathione levels Nitric Oxide Hydroethidine Dichlorofluorescein Monobromobimane Dichlorofluorescein

Influx calcia Stimulace nespecifická, specifická (receptory) Fluorescence barvičky pouze, pokud váže vápník (Indo-1, Rho-2) Flow Cytometry Image Cytometry RATIO [short/long] 0 200 400 600 800 1000 Stimulation 0 36 72 108 144 180 Time (Seconds) Ratio: intensity of 460nm / 405nm signals 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Time 0 0 50 (seconds) 100 150 200

Testování fagocytózy Pohlcují dendritické buňky (DC) apoptotické nádorové buňky? Červeně označené nád. buňky, DC označené protilátkou HLA-DR (zelená) Control 0 C 4 hod 24 hod 10 5 73.3 71.2 2.12 10 5 73.3 45.7 27.5 10 5 74.5 29.7 44.6 <B-530/30-A>: HLA-DR 10 4 10 3 10 2 <B-530/30-A>: HLA-DR 10 4 10 3 10 2 <B-530/30-A>: HLA-DR 10 4 10 3 10 2 0 0 0 2.73 24 2.01 24.8 3.24 22.4 0 10 2 10 3 10 4 10 5 <B-610/20-A>: DiI 0 10 2 10 3 10 4 10 5 <B-610/20-A>: DiI 0 10 2 10 3 10 4 10 5 <B-610/20-A>: DiI