Flow Cytometry (Tế bào dòng chảy) là một trong những công nghệ phân tích tế bào tiên tiến nhất hiện nay, được ứng dụng tộng rãi trong miễn dịch học, sinh học phân tử, huyết học, ung thư học và nghiên cứu y sinh. Nhờ khả năng phân tích hàng nghìn tế bào mỗi giây, Flow Cytometry giúp các nhà nghiên cứu khoa học và bác sĩ hiểu rõ hơn về cấu trúc, chức năng và đặc điểm của từng loại tế bào.

FLOW CYTOMETRY LÀ GÌ?

Flow Cytometry là kỹ thuật phân tích tế bào hoặc các hạt sinh học khi chúng di chuyển trong dòng chất lỏng và đi qua tia laser. Khi tế bào đi qua vùng chiết laser, các cảm biến sẽ thu nhận tính hiệu ánh sáng tán xạ và huỳnh quang phát ra từ tế bào.

Hệ thống NovoCyte.jpg

Hệ thống NovoCyte Flow Cytometer

Dựa vào các tín hiệu này, hệ thống Flow Cytometry có thể đo lường được nhiều đặc điểm sinh học tế bào, bao gồm:

Kích thước, cấu trúc bên trong tế bào.
Sự biểu hiện của protein trên bề mặt tế bào.
Tình trạng sống, chết và chu kỳ phân chia tế bào.
Các dấu ấn sinh học đặc trưng (Biomarker).

Nhờ khả năng phân tích nhiều thông số cùng lúc trên từng tế bào, Flow Cytometry trở thành công cụ quan trọng trong nghiên cứu và chẩn đoán y học.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA FLOW CYTOMETRY

Nguyên lý cơ bản của Flow Cytometry dựa trên việc đo ánh sáng tán xạ và tín hiệu huỳnh quang phát ra khi tế bào đi qua chùm tia laser trong dòng chất lỏng. Khi một tế bào đi qua vùng chiếu laser, ánh sáng tương tác với tế bào và tạo ra các tín hiệu quang học đặc trưng phản ánh đặc điểm của tế bào đó.

Các tín hiệu quang học này bao gồm:

Forward Scatter (FCS)

FCS là tín hiệu ánh sáng tán xạ theo hướng gần với hướng của tia laser. Thông số này chủ yếu phản ánh kích thước của tế bào.

Các tế bào có kích thước lớn thường tạo ra tín hiệu FSC mạnh hơn so với các tế bào nhỏ.

Side Scatter (SSC)

SSC là ánh sáng tán xạ theo góc 90 độ so với tia laser. Thông số này phản ánh độ phức tạp nội bào, bao gồm: số lượng bào quan, cấu trúc nội bào, độ hạt (granularity)

Fluorescence Signal

Trong nhiều thí nghiệm FLow Cytometry, các tế bào được nhuộm bằng kháng thể gắn fluorochrome để nhận diện các protein đặc hiệu trên bề mặt hoặc bên trong tế bào. Khi các fluorochrome này được kích thích bởi laser, chúng phát ra ánh sáng huỳnh quang với bước sóng đặc trưng.

Cường độ huỳnh quang thu được cho phép xác định:

Sự biểu hiện của protein
Kiểu hình miễn dịch của tế bào
Trạng thái hoạt hóa của tế bào

Phương pháp này đặc biệt quan trọng trong immunophenotyping và nghiên cứu hệ miễn dịch.

CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG FLOW CYTOMETRY

Hệ thống FLow Cytometry hoạt động dựa trên sự kết hợp của ba hệ thống chính: hệ thống dòng chảy, hệ thống quang học và hệ thống xử lý dữ liệu.

Hệ thống dòng chảy (Fluidics system)

Hệ thống fluidics có nhiệm vụ vận chuyển tế bào trong dòng chất lỏng và sắp xếp chúng thành một dòng đơn khi đi qua vùng chiếu laser.

Trong hệ thống này, mẫu tế bào được đưa vào dòng chất lỏng. Nhờ cơ chế hydrodynamic focusing, dòng sheath fluid bao quanh mẫu và ép mẫu thành một dòng hẹp ở trung tâm dòng chảy.

Kết quả là các tế bào di chuyển từng tế bào một qua vùng phân tích, đảm bảo độ chính xác của phép đo.

Hệ thống quang học (Optics system)

Hệ thống quang học bao gồm:
Nguồn laser
Hệ thống gương và thấu kính
Bộ lọc quang học
Detector

Laser đóng vai trò kích thích các fluorochrome và tạo ra tín hiệu tán xạ từ tế bào. Ánh sáng phát ra từ tế bào sẽ được thu nhận bởi các detetor như photomultiplier tubes (PMTs).

Các bộ lọc quang học và gương phân tách ánh sáng theo bước sóng trước khi đến detector, cho phép hệ thống phát hiện nhiều tín hiệu huỳnh quang khác nhau cùng lúc.

Nhờ cấu trúc quang học phức tạp này, các hệ thống Flow Cytometry hiện đại có thể phân tích nhiều marker sinh học đồng thời trên một tế bào.

Hệ thống điện tử và xử lý dữ liệu

Các tín hiệu ánh sáng được detector thu nhận sẽ được chuyển thành tín hiệu điện và sửu lý bởi hệ thống điện tử.

Phần mềm phân tích sau đó sẽ chuyển đổi các tín hiệu này thành dữ liệu số và hiển thị dưới dạng:

Dot plot
Histogram
Density plot

Những biểu đồ này cho phép các nhà nghiên cứu xác định và phân loại các quần thể tế bào khác nhau trong mẫu sinh học.

VIỆN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG Y SINH MICOL

ỨNG DỤNG FLOW CYTOMETRY TRONG NGHIÊN CỨU SINH HỌC