Snelle camera verkort celanalyse van dagen tot minuten

blood sample measurement

Wetenschappers van de Dresden University of Technology hebben een hogesnelheidsbeeldvormingstechniek ontwikkeld waarmee celmonsters 10.000 keer sneller kunnen worden geanalyseerd dan conventionele methoden. De realtime vervormbaarheidscytometrie (RT-DC), die het team AcCellerator heeft genoemd, kan tot 1.000 cellen per seconde meten.

De wetenschappers hebben een bedrijf, Zellmechanik Dresden, opgericht om de techniek van de stroomcytometrie op de markt te brengen. De mechanische eigenschappen van een cel geven informatie over zijn gezondheid - hoe een cel vervormd kan fungeren als een label-vrije biomarker om inzicht te krijgen in de effecten van de drugbehandeling, de activering van immuuncellen, de differentiatie van stamcellen, de prognose van kanker, of de beoordeling van de staat en de kwaliteit van de gekweekte cellen.

De RT-DC techniek dwingt cellen door een microkanaal, en de drukgradiënt van de vloeistof creëert een flowprofiel en vervormt de cellen. Zachtere cellen vertonen grotere vervormingen. De cellen stromen door de cytometrie-inrichting met een snelheid van 10cm/s en worden bekeken onder een microscoop met 400x vergroting. Een EoSens CL high-speed camera van Mikrotron is aangesloten op de microscoop en vangt elke individuele cel, met maximaal 4.000 beelden per seconde. De camera regelt ook de 1 μs LED-lichtimpuls die bij elke beeldacquisitie wordt uitgezonden. De standaardresolutie van 250 x 80 pixels wordt automatisch aangepast aan de kanaalbreedte. Alle beelden worden in real time via een Camera Link-interface naar de computer gestuurd.

Een programma gebaseerd op National Instruments LabView meet vervolgens de vervorming van elke cel; het analyseren van een enkel beeld neemt minder dan 250μs in beslag. “Dit proces stelt ons in staat om de mechanische eigenschappen van enkele honderden cellen per seconde te meten. Dit stelt ons in staat om in één minuut een analyse uit te voeren die een week in beslag zou nemen in de technologieën die we eerder gebruikten", aldus Dr. Oliver Otto, CEO van Zellmechanik Dresden. Binnen 15 minuten wordt een nauwkeurige karakterisering van alle bloedceltypes, inclusief de activeringsstatus van de cellen, geanalyseerd.

Door de hoge doorvoer van cellen is er maar één druppel bloed nodig voor de analyse. Dankzij de AcCellerator is de celmechanica evaluatie voor het eerst bruikbaar geworden voor klinische toepassingen. In de toekomst kan het mechanisch afnemen van vingerafdrukken van cellen worden gebruikt voor een snelle diagnose en voor het monitoren van infecties. Veranderingen in het bloedbeeld of uitzaaiende cellen kunnen in enkele minuten worden gedetecteerd. De technologie opent ook veel nieuwe toepassingsgebieden in het onderzoek door wetenschappers in staat te stellen alle processen te onderzoeken waarbij cytoskeletveranderingen verantwoordelijk zijn voor de mechanische stabilisatie van de cel, inclusief migratie of celdeling.