Method Article
Z Moxi נגד מיניאטורי תא אוטומטי הוא כלי רומן המשלב עקרון קולטר עם הטכנולוגיה סרט דק פטנט חיישן אלגוריתם תוכנה קניינית לבצע שינוי גודל ועוד היד נטויה של מגוון רחב של גודל החלקיקים, כמו גם כדי לקבוע את הבריאות הכללית של monodisperse תא תרבויות יונקים. פרוטוקול זה מתאר את השימוש בכלי זה לספור ולהעריך את הבריאות של תרביות תאים.
Particle and cell counting is used for a variety of applications including routine cell culture, hematological analysis, and industrial controls1-5. A critical breakthrough in cell/particle counting technologies was the development of the Coulter technique by Wallace Coulter over 50 years ago. The technique involves the application of an electric field across a micron-sized aperture and hydrodynamically focusing single particles through the aperture. The resulting occlusion of the aperture by the particles yields a measurable change in electric impedance that can be directly and precisely correlated to cell size/volume. The recognition of the approach as the benchmark in cell/particle counting stems from the extraordinary precision and accuracy of its particle sizing and counts, particularly as compared to manual and imaging based technologies (accuracies on the order of 98% for Coulter counters versus 75-80% for manual and vision-based systems). This can be attributed to the fact that, unlike imaging-based approaches to cell counting, the Coulter Technique makes a true three-dimensional (3-D) measurement of cells/particles which dramatically reduces count interference from debris and clustering by calculating precise volumetric information about the cells/particles. Overall this provides a means for enumerating and sizing cells in a more accurate, less tedious, less time-consuming, and less subjective means than other counting techniques6.
Despite the prominence of the Coulter technique in cell counting, its widespread use in routine biological studies has been prohibitive due to the cost and size of traditional instruments. Although a less expensive Coulter-based instrument has been produced, it has limitations as compared to its more expensive counterparts in the correction for "coincidence events" in which two or more cells pass through the aperture and are measured simultaneously. Another limitation with existing Coulter technologies is the lack of metrics on the overall health of cell samples. Consequently, additional techniques must often be used in conjunction with Coulter counting to assess cell viability. This extends experimental setup time and cost since the traditional methods of viability assessment require cell staining and/or use of expensive and cumbersome equipment such as a flow cytometer.
The Moxi Z mini automated cell counter, described here, is an ultra-small benchtop instrument that combines the accuracy of the Coulter Principle with a thin-film sensor technology to enable precise sizing and counting of particles ranging from 3-25 microns, depending on the cell counting cassette used. The M type cassette can be used to count particles from with average diameters of 4 - 25 microns (dynamic range 2 - 34 microns), and the Type S cassette can be used to count particles with and average diameter of 3 - 20 microns (dynamic range 2 - 26 microns). Since the system uses a volumetric measurement method, the 4-25 microns corresponds to a cell volume range of 34 - 8,180 fL and the 3 - 20 microns corresponds to a cell volume range of 14 - 4200 fL, which is relevant when non-spherical particles are being measured. To perform mammalian cell counts using the Moxi Z, the cells to be counted are first diluted with ORFLO or similar diluent. A cell counting cassette is inserted into the instrument, and the sample is loaded into the port of the cassette. Thousands of cells are pulled, single-file through a "Cell Sensing Zone" (CSZ) in the thin-film membrane over 8-15 seconds. Following the run, the instrument uses proprietary curve-fitting in conjunction with a proprietary software algorithm to provide coincidence event correction along with an assessment of overall culture health by determining the ratio of the number of cells in the population of interest to the total number of particles. The total particle counts include shrunken and broken down dead cells, as well as other debris and contaminants. The results are presented in histogram format with an automatic curve fit, with gates that can be adjusted manually as needed.
Ultimately, the Moxi Z enables counting with a precision and accuracy comparable to a Coulter Z2, the current gold standard, while providing additional culture health information. Furthermore it achieves these results in less time, with a smaller footprint, with significantly easier operation and maintenance, and at a fraction of the cost of comparable technologies.
1. הכנת דוגמאות
2. הפעלת דוגמאות
3. ניהול נתונים
4. ניתוח הנתונים רכשה בעבר
5. העברת נתונים למחשב
6. נציג תוצאות
כדי להעריך את רמת הדיוק ואת הדיוק של Z Moxi, סעיפים של HEK-293 תאים, תאים הלה, CHO-K1, שמרים, Jurkat E6-1 תאים, PC12 תאים, דיוק כיול המתלים חרוזים עם ריכוזים הנעים בין 0-500,000 תאים / מ"ל (קלטת סוג M) ו 0-2 2.5e-6 תאים למ"ל (קלטת S Type) נספרו והשוו באמצעות Z2 קולטר צ'Moxi כל בתאי יונקים התקבלו אוסף התרבות האמריקאית סוג (ATCC) ותרבותיים כפי שתואר קודם 7-11. בקצרה, התאים בתרבית ההשעיה ב -75 מ"מ 2 רקמות צלוחיות עם התרבות אמצעי התקשורת המרכזיים של RPMI 1640 (Jurkat E6-1, PC12), ממ (HEK-293, הלה) תאים, או F12K (CHO-K1) תאים. התקשורת כל נוספו עם10% בסרום שור עוברית 100 U penicillin/100 סטרפטומיצין מיקרוגרם. צלוחיות נשמרו באינקובטור ב 37 מעלות צלזיוס עם 5% CO 2. התאים היו passaged כל 3 ימים. בתאי שמרים (X5, C. albicans, וין 13) נתרמו ומשומשים מיד כאמור. ריכוזים מדגם ראשוני של ~ 500,000 תאים למ"ל של ה-M סוג נתונים קלטת ו ~ 2 2.5e-6 תאים למ"ל עבור הקלטת S סוג הוקמו באמצעות Z2 קולטר. לאחר מכן רמות הריכוז העיוניים הוכנו באמצעות דילולים סדרתי עם מאגרים פיזיולוגיים (Isoton II או תמיסת מלח מאוזן של האנק). בריכוז כל דגימות זהות נמדדו על ידי שתי המערכות ואת זממו אחד נגד השני. כפי שניתן לראות בתרשים 2, לא היה קשר לינארי חזק (סוג M R 2> 0.9886, סוג של R 2> 0.9781) בין ספירת עבור כל הדגימות. ריכוזים הושוו גם הצפויות / תיאורטית ריכוזי תאים עם שני Z Moxi ו Z2 ( איור 3) והוכיח שוב מתאמים ליניארי חזק (סוג M R 2> 0.9758, סוג של R 2> 0.9774).
כדי להעריך דיוק, HEK-293 וספירת הלה סלולריים בוצעו באמצעות Z2 קולטר, Moxi Z, ו hemocytometer. המקדם הממוצע של השתנות (CV, N = 19) של ספירת תאים באמצעות Z Moxi (קלטת סוג M), קולטר Z2 ו hemocytometer חושבו עם קורות חיים לא נמדדות על פי 5 עבירות נפרדות של 200,000-300,000 תאים / מ"ל טווח. קורות חיים קטן הממוצע (איור 4) של Z Moxi דומה לזו של Z2 והוא מייצג של רמה גבוהה של דיוק בר השגה רק עם קולטר טכנולוגיות מבוססות הספירה.
בדיוק הגודל של המכשיר Moxi Z הוערך הבא באמצעות מדידת שנרכשו, חרוזים דיוק מכויל קלקר. ממוצעים גודל החלקיקים מדידות (n = 5) מ Moxi Z היו זממו נגד גדלים היצרן מדווחים. כפי שניתן לראות אניn איור 5, Z, מדידות Moxi באופן עקבי להתאים את ערכי היצרן עם מתאם ליניארי גבוה (R 2 = 0.9989).
מעבר לגודל ומידע הספירה, Moxi Z מספק מגיב חינם, הערכה כוללת של בריאות התא יונקים תרבות עם אינדקס Moxi דיווח ליכולת הקיום (MVI) ערך. מדד זה מופק מתוך יחס של מספר תאים באוכלוסייה של עניין ביחס ספירת חלקיקים הכל. כדי להדגים את יכולות המדידה MVI, קריאות MVI (קלטת סוג M) הושוו הוראות תקן cytometric זרימת חיים / מתים שיטות מדידה. אוכלוסיות של המתים (<10% קיימא) HEK-293 ותאי הלה נוצרו באמצעות incubations לילה של תאים חיים של פלואוריד, תזונה ללא נתרן המכיל diluent (Isoton השנייה, Beckman Coulter) בשעה 37 ° C. מבוקרים רמות הכדאיות תיאורטיים הוכנו על ידי ratiometrically ריכוזים ידועים ערבוב של תאים חיים ומתים. מיל פתרונות ulting נבדקו רמות הכדאיות בשני עותקים בשתי עבירות hemocytometer ו cytometer מדידות זרימה. המדידות נעשו באמצעות Hemocytometer תערובת מסורתית של 50/50 0.1 פתרון Trypan% כחול תאים. Cytometry מדידות זרימת נעשו באמצעות PCA גויאבה cytometer (Merck), תוך שימוש מגיב Viacount לבין היצרן, כמפורט בפרוטוקול (Merck). כפי שמוצג באיור 6, מקדם המתאם ערכים פירסון (r 2) "של התאמה ליניארית של הנתונים MVI ל מקבילים הכדאיות אחוזי hemocytometer עבור" תאים HEK ותאי הלה היו R 2 = 0.9937 ו R 2 = 0.9728, בהתאמה. תוצאות אלו מראות כי גישה זו מספקת מידע בריאותי התרבות על פני מגוון רחב של viabilities סלולריים המשווים בחיוב את המידות חי / מת להשיג באמצעות cytometer זרימה או hemocytometer.
טבלאות ומספרים (מתוך Dittami et al, 2011). 15:
= "Jove_content">
באיור 1. סרט דק ספירת קולטר: זרם חשמלי עובר דרך אזור תא חישה של הקלטת סרט דק. ככל שהתאים לזרום עורפית דרך CSZ, מעלה את רגעי מתח נמדדים על ידי צ'Moxi
איור 2. Moxi ספירת-Z דומים קולטר Z2 שחשוב. עבירות זהות של המתלים התא חרוז נספרו הן באמצעות Z2 קולטר צ'Moxi פי הממוצע ערכים Count (n = 3-4) של ספירת-Z Moxi היו זממו ביחס קולטר המתאימים Z2 סעיפים 2 ו R ערכי התאמה ליניארית נקבעו. א) סוג קלטת M - טווח הריכוז של 0 - 500,000 תאים למ"ל. ב ') קלטת S סוג - טווח הריכוז של 0-2-2.5e 6 / ברים ml.Error מצביעים ± 1 סטיית תקן.
>
איור 3. Moxi מדידות זי ריכוז לעומת ריכוזים סלולריים תיאורטיים. ) סוג M קלטת - ערכי הריכוז תיאורטית הוכנו מ דילולים סדרתי של כ -500,000 תאים ראשוניים / מדגם מ"ל ב ') קלטת S Type -. ערכי הריכוז תיאורטית הוכנו מ דילולים הסידוריים של 2 הראשונית - 2.5e 6 תאים / מ"ל דגימה. ברים שגיאה מצביעים ± 1 סטיית תקן.
באיור 4. מקדם השונות עבור Z2 קולטר, Moxi Z (קלטת סוג M), ו Hemocytometer. מקדם ממוצע של השתנות (CV, N = 19) של HEK-293 וספירת הלה התא עבור כל גישה חושבו עם קורות חיים הנמדדים 5 נפרד סעיפים של HEK-293 ותאי הלה 200,000 - 300,000 תאים / מ"ל טווח. ברים שגיאה מצביעים ± 1 סטיית תקן.
התחת = "jove_content">
איור 5. הדיוק של מדידות גודל החלקיקים באמצעות Moxi Z-Z Moxi נמדד גודל חרוז (קלטת M סוג) לעומת היצרן דיווחו גודל חרוז. ברים שגיאה מצביעים ± 1 סטיית תקן.
איור 6. בריאות תרבות הערכה באמצעות MVI - השוואה בין מדידות MVI (קלטת M סוג) ו גויאבה הכדאיות PCA Viacount לעומת חזותיים, trypan כחולות ספירת הכדאיות מוכתמים באמצעות hemocytometer.
יישום הגישה הבסיסית קולטר יכול להיות דטרמיניסטי מאוד הדיוק הכולל של המדידות. אזור קריטי הוא תיקון של ספירת תאים גלם "אירועים צירוף מקרים" שבהם שני תאים או יותר בו זמנית שעוברים דרך פתח, והם נמדדים כאירוע חשמל אחת. "אירועים צירוף מקרים" לתרום שגיאה אשר משתנה בהתאם למספר גורמים, ביניהם גודל התא ומידת אשכולות (Davis et al 1967) 6. כתוצאה מכך, תיקון במקרה הנדרש למדגם נתון לא ניתן לחזות, משתנה באופן נרחב בין התא / סוגי החלקיקים וגם בין תרבויות שונות של סוגי תאים זהים. הוקמה התיאוריה, נעוצה בפרסומים הראשונים של קולטר, כולל החלת התאמה לוגריתמי של ספירת גלם המבוססים על מספר האירועים שנצפו ו אמפירי שנקבע, חלקיק מסוים גורם התיקון, z. בעוד ספירת מדויקים ניתן להשיג כראוי עם לאאלגוריתם תיקון שלו, זה מוגבל תחולת המעשי בשל שוני גדול בין מספר ערכים זי בין סוגי תאים ועל הקושי המקביל לנבא בדייקנות את הערך שלו. כאן, באמצעות ספירת "נכון" תא מזוהה על ידי מתאים Moxi עקומת Z יחד עם אלגוריתם תיקון צירוף מקרים, Z Moxi דינמי מתקנת עבור מקרה כדי להשיג את הריכוזים האמיתיים. בהשוואה לתוצאות שהושגו באמצעות high-end קולטר Z2, המיוצר Z Moxi סעיפים דומים על פני טווח הריכוז של 0 - 500,000 תאים למ"ל (קלטת סוג M) ו 3000 - 2-2.5e 6 תאים למ"ל (קלטת S Type) . יתר על כן, Z Moxi משיגה דיוק ספירת עם מקדם נמוך דומה של שונות בספירת ו דיוק לשינוי גודל החלקיקים האופייני תקן זהב, קולטר, טכניקה ספירת תאים.
יתר על כן, הנתונים שהוצגו כאן מצביעים על כך Z Moxi יכול לספק מידע רב ערךלגבי הבריאות הכללית של תרביות תאים. Z Moxi ממנף את הגישה העקומה הולמת עם אלגוריתם תוכנה קניינית כדי לקבוע הערכה בריאות ותרבות. שינויים מורפולוגיים הקשורות מוות של תאים, כגון blebbing, מתפרקת, ועיוותים נפחי (Kataoka ו Tsuruo 1996, Liegler et al 1995, Sheridan et al 1981) 12-14, מאפשרים Moxi-Z כדי להבחין בהבדלים בין impedimetric חיים אוכלוסיות תאים מתים / פסולת האוכלוסיות. MVI מופק על ידי ניתוח התפלגות תרבות / החלקיקים בגודל לזהות את התרומה היחסית של פסולת החלקיקים, תאים נמקי מכווץ, ואת עקומת-מצויד האוכלוסייה התא של עניין. ערך MVI ובכך משקף המדד האוכלוסייה או מידה ratiometric של ספירת אוכלוסין monodisperse ביחס לפרופיל החלקיקים הכולל האוכלוסייה. ערך זה הוא אז אלגוריתמית עונתיות נתוני האוכלוסייה המבוססים על תצפיות אמפיריות. Becausדואר MVI מסתכל פרמטרים אחרים מאשר גישות צביעה מסורתיות, זה לא צפוי לשקף את הטכניקות הללו אלא מספק תצוגה חלופית חשובה לבריאותם של התרבות תאים, במיוחד ביחס פסולת ומזהמים חיידקים.
לסיכום, נגד Moxi-Z התא היא מכשיר אולטרה benchtop קטן המספק מדויקים, מבחני לשחזור של ספירת תאים, גודל התא, בריאות התא באמצעות העיקרון קולטר עקומת-הולם האלגוריתמים בשילוב עם טכנולוגיית סרט דק פטנט חיישן . עם קלטת M סוג הוא מסוגל לספור חלקיקים הנעים בין 4 - 25 מיקרון בקוטר (טווח דינמי של 2 - 34 מיקרון), ב -8 שניות. עם קלטת S Type היא מסוגלת לספור חלקיקים הנעים בין 3 - 20 מיקרון בקוטר (טווח דינמי של 2 - 26 מיקרון), תוך 15 שניות. יתר על כן, Moxi-Z מבצעת הערכות בריאות ללא שימוש של חומרים כימיים. זה Inte העבודה הרבה פחותnsive וסובייקטיבי יותר לספור ידנית. לעומת ספירת קולטר רגיל, Moxi הוא מהיר יותר, משמעותית יותר, מספק מידע נוסף, דורש תחזוקה הרבה פחות, קל יותר לשימוש, ומהווה חלק קטן מהעלות.
גרגורי מ Dittami ו HE Ayliffe הם עובדי Orflo טכנולוגיות, החברה נועד, מייצרת ומשווקת צ'Moxi ריצ'רד ד Rabbitt מספק חלקית, התמחות בייעוץ ששולם Orflo טכנולוגיות.
הפקה וגישה חופשית למאמר זה ממומן על ידי Orflo טכנולוגיות.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
שם מגיב | חברה | מספר קטלוגי | תגובות |
ORFLO diluent | ORFLO | MXA006 | |
קלטת Dispenser | ORFLO | חנויות עד 25 קלטות של מחלק נוח | |
כבל USB | ORFLO | המכשיר מתחבר למחשב / Mac או מתאם מתח | |
מתאם מתח (ארה"ב והאיחוד האירופי דגמים בלבד) | ORFLO | מתחבר כבל ה-USB לשקע ה-AC | |
USB Flash Drive | ORFLO | חנויות Moxאני Z תוכנה הוראות שימוש | |
בדוק כיול חרוזים | ORFLO | ||
כיול אלקטרוני קלטת | ORFLO | קלטת אלקטרונית לאימות פעולת המערכת כיול נכונה |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved