Đếm tế bào dòng chảy

1. Tổng quan

Đếm tế bào dòng chảy (Flow Cytometry) là một công nghệ phân tích dựa trên tia laser, được sử dụng để đo lường các đặc tính vật lý và hóa học của các hạt, phổ biến nhất là tế bào, khi chúng di chuyển trong dòng chất lỏng đi qua một chùm sáng.

Công nghệ này cho phép phân tích đồng thời nhiều thông số với thông lượng cao trên từng tế bào riêng lẻ, với tốc độ lên tới hàng chục nghìn tế bào mỗi giây.

2. Nguyên lý hoạt động

Công nghệ này dựa trên ba hệ thống chính: hệ thống dòng chảy (fluidics), hệ thống quang học (optics) và hệ thống điện tử (electronics).

• Hệ thống dòng chảy: Hỗn dịch tế bào được bơm vào kênh trung tâm của dòng chất lỏng bao (sheath fluid). Thông qua quá trình gọi là hội tụ thủy động học (hydrodynamic focusing), dòng chất lỏng bao sẽ tăng tốc và nén dòng mẫu, buộc các tế bào phải đi qua điểm phân tích (nơi tia laser cắt ngang dòng chảy) theo hàng một.
• Hệ thống quang học: Khi mỗi tế bào đi qua chùm tia laser, ánh sáng bị tán xạ và các chất đánh dấu huỳnh quang (ví dụ: kháng thể gắn chất phát huỳnh quang) bị kích thích.

• • Tán xạ tiến (Forward Scatter): Ánh sáng tán xạ dọc theo trục của tia laser, thường tỷ lệ thuận với kích thước hoặc thể tích tế bào.
  • Tán xạ bên (Side Scatter): Ánh sáng tán xạ ở góc 90 độ, cung cấp thông tin về độ phức tạp bên trong hoặc độ hạt của tế bào (ví dụ: hình dạng nhân, các hạt trong bào tương).
  • Huỳnh quang: Ánh sáng phát ra ở bước sóng dài hơn từ các chất phát huỳnh quang (fluorochrome) gắn vào các đích cụ thể trên tế bào, cho phép xác định các phân tử hoặc kiểu hình đặc trưng.
• Hệ thống điện tử: Các bộ dò quang (photodiode tubes: PMT) chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành các xung điện; các xung này sau đó được số hóa và xử lý bởi máy tính để thực hiện phân tích định lượng.

3. Các ứng dụng chính

• Xác định kiểu hình miễn dịch (Immunophenotyping): Xác định và định lượng các quần thể tế bào cụ thể (ví dụ: tế bào T CD4+ so với CD8+) trong miễn dịch học và chẩn đoán lâm sàng (như theo dõi HIV và phân loại bệnh bạch cầu/u lympho).
• Phân tích chu kỳ tế bào và khả năng sống của tế bào: Đánh giá hàm lượng DNA bằng cách sử dụng thuốc nhuộm huỳnh quang (như propidium iodide) để xác định các giai đoạn của chu kỳ tế bào (G0/G1, S, G2/M) và quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis).
• Các thử nghiệm chức năng: Đo lường sự thay đổi nồng độ canxi nội bào, sự sản sinh cytokine, hoạt tính enzyme và sự tăng sinh tế bào.
• Phân tách tế bào (FACS): Một biến thể chuyên biệt (Phân tách tế bào kích hoạt bằng huỳnh quang – Fluorescence-Activated Cell Sorting) giúp tách và thu nhận các tế bào mục tiêu từ một hỗn hợp không đồng nhất dựa trên các đặc tính huỳnh quang và tán xạ cụ thể của chúng.