Cytometr Przepływowy Staje Się Urządzeniem Osobistym

Transkrypt

1 Cytometr Przepływowy Staje Się Urządzeniem Osobistym 1 Spis Treści 2 Wprowadzenie 3 Innowacja 1: Niezawodna, wysoko wydajna automatyka strumieniowa 4 Innowacja 2: Ekonomiczna, solidna optyka 5 Innowacja 3: Uproszczona elektronika wysokiej klasy 6 Innowacja 4: Intuicyjne oprogramowanie 7 Naprawdę osobisty cytometr przepływowy Od momentu wprowadzenia cytometrii przepływowej w latach 70-tych, stała się ona niezbędnym narzędziem stosowanym w wielu dziedzinach nauk o życiu. Moc analityczna i wszechstronność dzisiejszych cytometrów przepływowych opartych na laserach otworzyła tajemnice biologii komórki i wzmocniła zupełnie nowe pola badań. Cytometria przepływowa stała się podstawą nowoczesnych laboratoriów na całym świecie. Osobisty cytometr przepływowy BD Accuri C6 oferuje zarówno wydajność, jak i prostotę. Jego niewielkie rozmiary i przystępna cena sprawiają, że cytometria przepływowa jest w zasięgu nowej generacji użytkowników. Kilka innowacji projektowych i usprawnień technicznych w zakresie automatyki strumieniowej, optyki, elektroniki i oprogramowania jest kluczem do tego, że BD Accuri C6 nadaje się dla szerszego grona badaczy. Rycina 1. System cytometru przepływowego BD Accuri C6. Postępy Biochemii 58 (2)

2 Wprowadzenie W ciągu niemal czterech dziesięcioleci cytometria przepływowa stała się niezbędnym narzędziem do badania cyklu komórkowego, apoptozy, profili komórkowych i molekularnych, niekomórkowej detekcji molekularnej, proliferacji komórkowej, transfekcji, żywotności komórek i immunologii. Cytometria przepływowa przyczynia się również do najnowszych postępów badań naukowych w dziedzinie proteomiki, wysokowydajnego skriningu leków opartego na komórce i wykorzystania biomarkerów w rozwoju leków. W cytometrii przepływowej cząstki lub komórki są zawieszone w strumieniu cieczy i przepływają przez wiązkę światła laserowego. Detektory optyczne rejestrują rozproszone światło laserowe i fluorescencję, a elektronika mierzy i digitalizuje te emisje światła dla celów analizy z wykorzystaniem komputera. Dane dot. rozproszenia światła dostarczają podstawowych informacji na temat cząstek lub komórek, takich jak rozmiar, kształt i cechy powierzchni. W celu zbadania szerokiej gamy właściwości komórek, komórki identyfikuje się przy użyciu znaczników fluorescencyjnych, takich jak przeciwciała połączone z barwnikiem. Wprowadzony w 2006 r. BD Accuri C6 jest pierwszym osobistym cytometrem przepływowym. Jest on mały, dostępny za przystępną cenę, prosty w obsłudze, łatwy w konserwacji i zgodny ze standardowymi protokołami laboratoriów badawczych. Wykrywa on rozproszenie do przodu i boczne, a także maksymalnie cztery kolory fluorescencji. Zaprojektowane od podstaw udoskonalenia systemu w zakresie automatyki strumienia, optyki, elektroniki i oprogramowania sprawiają, że jest to potężne, unikalne i łatwe w użyciu narzędzie, nawet dla nowicjuszy w obszarze cytometrii przepływowej. Sample Detectors Laser Gran Size Statistical Analysis To Waste Rycina 2. Jak działa cytometr przepływowy. EN Detectors Sample Laser To Waste Statistical Analysis PL Detektory Próbka Laser Do Odpadów Analiza Statystyczna Rycina 3. Osobisty cytometr przepływowy BD Accuri C

3 Innowacja 1: Niezawodny, wysokowydajny przepływ Układ przepływowy w cytometrach przepływowych jest zaprojektowany w taki sposób, aby skutecznie kierować mierzone komórki lub cząstki do kuwety przepływowej, ogniskując strumień cieczy tak, że światło może analizować każdą komórkę indywidualnie. Konstrukcja układu przepływowego aparatu BD Accuri C6 wykorzystuje pompy perystaltyczne do napędzania przepływu cieczy. Pompy są małe, niedrogie i wymagają minimum konserwacji. Aby wygenerować płynny przepływ przy użyciu pompy pulsacyjnej, zespół projektowy połączył nowe tłumiki pulsacji ze złożonym, kontrolowanym przez mikroprocesor systemem dynamicznej informacji zwrotnej. Uzyskany w efekcie przepływ jest czuły i regulowany przez użytkownika. Dzięki tej innowacji, układ przepływowy BD Accuri C6 uruchamia się automatycznie po włączeniu zasilania i pozwala precyzyjnie kontrolować prędkość cieczy osłonowej i próbki w wyjątkowo wąskim zakresie tolerancji. Układ przepływowy BD Accuri C6 wykorzystuje dwie pompy perystaltyczne. Jedna popycha ciecz roboczą do kuwety przepływowej, natomiast druga wyciąga połączoną próbkę i ciecz osłonową z kuwety przepływowej do zbiornika na odpady. Rożnica pomiędzy ciśnieniami obu pomp tworzy ssanie, które powoduje aspirację próbki. Konstrukcja typu pchaj/ciągnij umożliwia niezależną regulację prędkości przepływu cieczy osłonowej i próbki, co pozwala na precyzyjną kontrolę średnicy rdzenia próbki. W razie potrzeby, użytkownik może szybko dostroić układ przepływowy do każdej indywidualnej próbki. Ponieważ pompy z przepływem bezpośrednim mogą mierzyć pobraną objętość próbki, BD Accuri C6 może automatycznie obliczyć liczbę zdarzeń na μl dla każdej próbki, podając zarówno liczbę komórek, jak i ich stężenie. Konstrukcja ta oznacza również, że wszelkie zapchania można z łatwością usuwać z kuwety przepływowej wykorzystując zwrotny przepływ cieczy osłonowej. Większość zapchań (takich jak zagregowane komórki) występuje raczej w Sondzie do Iniekcji Próbki (ang. Sample Injection Probe - SIP), a nie w wewnętrznych liniach układu przepływowego. Rycina 4. System BD Accuri C6 z pompą perystaltyczną. Opatentowane tłumiki pulsacji i czujniki ciśnieniowe umożliwiają niedrogim pompom perystaltycznym dostarczenie nieciśnieniowego, wolnego od pulsacji układu typu popychaj/ciągnij z dynamiczną informacją zwrotną. Rycina 5. Zbiorniki układu przepływowego BD Accuri C6. Postępy Biochemii 58 (2)

4 BD Accuri C6 jest zgodny z rozmaitymi rodzajami probówek, w tym z probówkami o rozmiarze 12 x 75 mm i bezkorkowymi probówkami mikrowirówkowymi. Z uwagi na fakt, że układ przepływowy nie jest ciśnieniowy, BD Accuri C6 może dokonać aspiracji próbki z pękniętej probówki. Aparat zawiera cztery nieciśnieniowe zbiorniki na płyn: roztwór osłonowy, odpadowy, czyszczący i odkażający. Czujniki automatycznie alarmują użytkowników, jeśli zachodzi potrzeba napełnienia lub opróżnienia zbiornika. Próbka jest pobierana przez SIP do kuwety przepływowej, gdzie ciecz z próbką jest ogniskowana z wykorzystaniem siły hydrodynamicznej wywieranej przez ciecz osłonową. Aby ograniczyć konserwację, BD Accuri C6 jest zaprogramowany na automatyczną dekontaminację układu przepływowego. W momencie wyłączania, aparat przepłukuje linie przepływu roztworem odkażającym i czyszczącym. Następnie po włączeniu, linie przepływu są przepłukiwane i napełniane cieczą osłonową w gotowości do przyjęcia pierwszej próbki. Podsumowując, wysokowydajny układ przepływowy BD Accuri C6: 1. Automatycznie rozpoczyna pracę po przyciśnięciu jednego przycisku. 2. Przeprowadza samoczyszczenie i alarmuje, gdy płyny wymagają uwagi użytkownika. 3. Jest zgodny z rozmaitymi konfiguracjami próbka-probówka. 4. Mierzy pobraną objętość próbki i automatycznie oblicza liczbę komórek i stężenie na μl. 5. Pozwala użytkownikowi niezależnie regulować prędkość przepływu próbki. 6. Pozwala użytkownikowi regulować średnicę strumienia rdzenia dla szerokiej gamy rozmiarów komórek. 7. Minimalizuje liczbę elementów składowych, zmniejszając wymiary i koszt

5 Innowacja 2: Ekonomiczna, solidna optyka Układ optyczny w cytometrze przepływowym ogniskuje światło lasera na strumieniu w kuwecie przepływowej i rejestruje rozproszenie światła oraz fluorescencję. Układ optyczny BD Accuri C6 jest przykładem prostoty. Kilka innowacji pozwoliło zespołowi projektowemu skrócić i ustabilizować tor światła, obniżając koszty i wymagania w zakresie serwisowania. Instrument wykorzystuje dwa lasery na ciele stałym, emitujące długości fal 488 nm i 640 nm. Wieloelementowe soczewki ogniskujące, o dużęj wydajności zbierania zwiększają moc sygnału bez użycia luster. Dostęp do filtrów interferencyjnych jest prosty, a ich wymiana łatwa. Elementy optyczne o stałym ustawieniu są odporne na stukanie i uderzanie, co redukuje problemy z kalibracją i wezwania serwisowe. Sprawia to, że aparat jest przenośny i można go przesuwać z miejsca na miejsce lub używać w terenie bez konieczności ponownego kalibrowania. Układ optyczny BD Accuri C6 mierzy światło bezpośrednio. Wiązki laserowe ustawione współliniowo trafiają do kuwety przepływowej w tym samym punkcie, ale czerwony laser jest modulowany, umożliwiając oddzielenie sygnałów z każdej wiązki. Moduły fotopowielaczy (PMT) są ustawione wokół kuwety przepływowej, aby zmaksymalizować zbieranie światła i zredukować problemy związane z justacją. Detektory te, zogniskowane na jednym punkcie, próbkują dane tylko wówczas, gdy wyszczególniona kombinacja lasera wzbudzi próbkę. Tak więc wszystkie cztery detektory fluorescencji mogą dokonać odczytu z każdego lasera. W pełni cyfrowy system wykorzystuje 24-bitowy przetwornik analogowo - cyfrowy (ADC) do konwertowania sygnałów z PMT. Podsumowując, niezawodny układ optyczny BD Accuri C6: 1. Jest solidny i odporny na potrącanie, co sprawia, że łatwo go transportować. 2. Pozwala użytkownikowi na łatwą wymianę filtrów interferencyjnych. 3. Nie wymaga justacji przez użytkownika. 4. Minimalizuje liczbę elementów składowych, zmniejszając wymiary i koszt. Rycina 6. Układ optyczny BD Accuri C6. Fotopowielacze, ustawione wokół kuwety przepływowej, maksymalizują zbieranie światła i redukują problemy związane z justacją. Postępy Biochemii 58 (2)

6 Innowacja 3: Uproszczona, wysokiej klasy elektronika Elektronika to układ nerwowy cytometru przepływowego, zarządzający komunikacją pomiędzy podsystemami. Na przykład podsystemy przetwarzania sygnału cyfrowego (DSP) i konwersji analogowo cyfrowej (ADC) określają dynamiczny zakres pomiarowy aparatu, od słabego sygnału do silnego. Wykorzystując nowoczesne 24-bitowe układy ADC i zaawansowane filtrowanie elektroniczne, BD Accuri C6 może jednocześnie zbierać 16 milionów kanałów danych cyfrowych, wyświetlanych jako siedem dekad. Oznacza to, że może on jednocześnie precyzyjnie rozróżniać zarówno słabe, jak i jasne sygnały, co jest szczególnie użyteczne w przypadku pewnych eksperymentów biologicznych, których rozpiętość sygnałów obejmuje pięć dekad. Umożliwia to BD Accuri C6 analizowanie szerokiej gamy próbek, od słabych, mikronowych płytek krwi po linie dużych komórek o wysokiej fluorescencji o rozmiarze powyżej 30 mikronów. W rzadkich przypadkach, gdy fluorescencja jest poza skalą, jak np. przy niektórych liniach komórek po transfekcji zielonym białkiem fluorescencyjnym, wstawiane w prosty sposób filtry tłumiące sprowadzają sygnały z powrotem w zakres skali, utrzymując jednocześnie działanie detektorów w zakresie liniowym. BD Accuri C6 wykrywa ten szeroki zakres dynamiczny przy użyciu fabrycznych standardowych ustawień detektora. Użytkownicy nie muszą ustawiać napięcia PMT i współczynnika wzmocnienia wzmacniacza, aby koncentrować się na wysokim lub niskim końcu skali. Dane można najpierw zgromadzić, a następnie przeanalizować, bez obawy o ich utratę wskutek niewłaściwych ustawień PMT. Nowi użytkownicy mogą zbierać dane przy użyciu prostego, fabrycznie skonfigurowanego szablonu, a dane można analizować później z pomocą bardziej doświadczonego użytkownika. W razie wykrycia błędów bramkowania lub kompensacji lub w świetle nowych odkryć naukowych, dane można poddać ponownej analizie w dowolnym momencie. Narzędzia oprogramowania pomagają badaczom w analizie szerokiego spektrum danych. Na przykład narzędzie Zoom (Powiększ/Zmniejsz) pozwala badaczom koncentrować się (i ustawiać bramki) na bardzo małych obszarach wyświetlonych danych. Funkcja BD Accuri VirtualGain, która może ustawiać rozkład danych dowolnego parametru w wybranym kanale, naśladuje manualną regulację wzmocnienia i jest przydatna do porównywania rozkładów DNA. W celu zapewnienia komunikacji pomiędzy cytometrem a komputerem, BD Accuri C6 obsługuje złącza urządzeń typu plug-and-play przy użyciu portów USB. Ten standard branżowy w zakresie elektroniki pomaga redukować złożoność, koszt i rozmiar. Podsumowując, złożony układ elektroniczny BD Accuri C6: 1. Zapewnia siedem pełnych dekad zakresu dynamicznego. 2. Eliminuje konieczność regulacji napięcia i ustawień wzmocnienia wzmacniacza. 3. Dostarcza narzędzi softwarowych, aby pomóc w analizie szerokiego spektrum danych. 4. Obsługuje złącza USB dla urządzeń typu plug-and-play w standardowym PC lub laptopie. 5. Minimalizuje liczbę elementów składowych, zmniejszając wymiary i koszt

7 Innowacja 4: Intuicyjne oprogramowanie Oprogramowanie BD Accuri CFlow zaprojektowano mając na uwadze szybkość uczenia się i łatwość użycia w oparciu o setki godzin obserwacji badaczy używających cytometry przepływowe. Na przykład panele podzielone na zakładki ułatwiają sterowanie. Akwizycji danych dokonuje się z zakładki Collect [Zbieraj], gdzie użytkownicy mogą tworzyć i posługiwać się wykresami gęstości i punktowymi, histogramami i danymi liczbowymi. W zakładce Analyze [Analizuj], użytkownicy mogą nakładać na siebie kolorowe histogramy, drukować wiele wykresów, porównywać próbki i używać narzędzia Zoom [Powiększ/Zmniejsz], aby powiększać obszary danych. W zakładce Statistics [Dane Liczbowe], dane są wyświetlane w tabeli głównej i można łatwo dokonywać obliczeń, kopiować dane liczbowe oraz wklejać je do arkuszy kalkulacyjnych w celu ułatwienia raportowania. W każdej zakładce użytkownik znajdzie narzędzia i funkcje w miejscu, gdzie według przewidywań powinny się znajdować. Na przykład w zakładce Collect [Zbieraj] każdy wykres zawiera własne narzędzia bramkowania i wyświetlania. W efekcie, użycie oprogramowania CFlow jest intuicyjne. Nowi użytkownicy często zaczynają swobodnie obsługiwać oprogramowanie CFlow w czasie krótszym niż 30 minut, mając do dyspozycji 3-stronicowy ilustrowany Szybki Przewodnik. Oprogramowania można używać na większości standardowych komputerów i laptopów, a wykresy i pliki danych można eksportować w formacie FCS 3.0 w celu płynnego importu do programów do analizy z wykorzystaniem metod cytometrii przepływowej, w tym FCS Express i FlowJo. Wykresy można również przeciągać i upuszczać do aplikacji Microsoft Office, takich jak PowerPoint. Podsumowując, intuicyjne oprogramowanie BD Accuri CFlow: 1. Można używać na dowolnym standardowym komputerze PC lub laptopie z 2 GB RAM-u. 2. Jest intuicyjne zarówno dla użytkowników początkujących jak i zaawansowanych, nawet bez szkoleń. 3. Pozwala tworzyć złożone grafiki, takie jak wykresy gęstości, i nakładać na siebie kolorowe histogramy. 4. Wykorzystuje format pliku FCS 3.0, aby zapewnić kompatybilność z innym oprogramowaniem. 5. Umożliwia użytkownikom przeciąganie i upuszczanie obrazów z wykresami do aplikacji Microsoft Office oraz kopiowanie i wklejanie danych liczbowych do programów z arkuszami kalkulacyjnymi. Rycina 7. Interfejs użytkownika oprogramowania BD Accuri CFlow. Zakładki Collect [Zbieraj], Analyze [Analizuj] i Statistics [Statystyki] ułatwiają sterowanie zadaniami. Plots [Wykresy] (panel w prawym górnym rogu) zawiera własne narzędzia bramkowania i wyświetlania. Postępy Biochemii 58 (2)

8 Naprawdę osobisty cytometr przepływowy Innowacje w zakresie układu przepływowego, optyki, elektroniki i oprogramowania, omówione w niniejszej publikacji, otworzyły nowe możliwości w zakresie wykorzystania cytometrii przepływowej. Osobisty cytometr przepływowy BD Accuri C6, dostępny zarówno dla użytkowników początkujących jak i zaawansowanych, nadaje się z powodzeniem dla każdego laboratorium life science. A B C Rycina 8. Trzy widoki BD Accuri C6. A. Wymiary aparatu. B. Aparat z opcją BD Accuri CSampler. Dodana automatyzacja pozwala na przygotowywanie i analizowanie próbek na tej samej płytce, eliminując ręczne przenoszenie próbek z płytki do probówek. BD Accuri CSampler jest kompatybilny z płytkami standardowymi i 96-dołkowymi o głębokich studzienkach, a także probówkami 12 x 75-mm. C. Widok z tyłu, przedstawiający łatwe podłączenie BD Accuri C6 do zbiorników z płynami. BD Accuri C6 rozszerza wykorzystanie potęgi cytometrii przepływowej nie tylko przez szeroką gamę badaczy z dziedziny life science, ale także w dyscyplinach naukowych, które nie korzystały z niej w przeszłości, takich jak nauka o ochronie środowiska, mikrobiologia i biologia morska. Pierwszy osobisty cytometr przepływowy daje naukowcom podstawowe narządzie pozwalające przyspieszyć realizację ich celów naukowych. BD Accuri C6 sprawia, że cytometria przepływowa staje się osiągalna. BD Biosciences ul. Królowej Marysieńki Warszawa tel.: faks: