++ Chào mừng các bạn đến với Xét nghiệm Y học ++ Website chia sẻ các kiến thức về Xét nghiệm Y học ++ Mọi ý kiến xin đóng góp xin gửi về xetnghiemyhocvn@gmail.com

Thursday, November 20, 2014

Nguyên lý cơ bản của máy đếm tế bào dòng chảy (Flow Cytometer) ứng dụng trong đếm T-CD4

1. Tng quan về các k thuật dùng trong xét nghiệm đếm tế bào T-CD4

Hình 1. Cáloi tế bào có th pn tích bng máy đếm tế bào dòng chy
Các xét nghiệm đếm tế bào lympho T-CD4 ban đầu được thc hiện bng cách s dụng các ht bi t và đếm trên kính hiển vi. Trong phương pháp này ngưi ta dùng các ht bi t gn kháng thkháng CD14 để loại b tế bào mono (có CD4) sau đó dùng các hạt bi tgắn kháng th anti-CD4 để thu thp tế bào T-CD4 sau đó đếm s lưng các tế bào này trên kính hiển vi. Tuy giá thành xét nghiệm thp, nhưng phương pháp này nhiu điểm hạn chế v thời gian và s lưng mẫu được thc hin.


Tiếp đến, xét nghiệm đếm tế bào lympho T-CD4 da trên kthuật đếm tế bào ng chảy (flow cytometry) ngày ng trở nên ph biến và cho đến nay phương pháp này được xem như là phương pháp chuẩn mc cho xét nghiệm đếm tế bào lympho T-CD4.

Phương pháp đếm tế bào dòng chảy (flow cytometry) là mt phương pháp dùng đphân tích đồng thi các đặc điểm lý hóa ca từng tế bào đơn vi tc đphân ch từ vài trăm đến vài ngàn tế bào trong mt giây.


Phương pháp đếm tế bào dòng chảy là phương pháp đ tin cy cao đng thời th thực hiện được mt s lưng ln xét nghiệm trong ngày. Các dòng máy được sdụng ph biến ti Vit Nam như FacsCalibur, Cytomics FC500, Partec Cyflow Coulter, FacsCount. Riêng dòng máy Guava PCA, mặc dù cũng sdụng nguyên lý đo dòng chảy tế bào nhưng có điểm khác biệt là thay vì s dụng dung dch tạo dòng bao thì lại s dụng ống vi mao tiết diện nh đtạo dòng tế bào đơn.

Ngoài ra, hin ti Việt Nam dòng máy Pima analyzer bắt đu hiện din trên th trưng. Đây là dòng máy đếm tế bào lympho T-CD4 có nguyên lý khác vi nguyên lý đo dòng chảy tế bào, sdụng các con chíp vi mạch kết hp vi các k thut phân tích hình nh.

Việc trin khai ng máy đếm tế bào nào ti s ph thuc rất ln vào các điu kin như s lưng mu, trình đ ca k thuật viên thực hin, điu kin lấy và vn chuyển mu, thờ, điu kin bo trì bảo dưng thiết bị... Cho nên, các đơn vị khi trin khai xét nghiệm đếm tế bào lympho T CD4 cn xem xét điều kin thc tế ca đơn v mình đáp dng các hệ thống máy phù hp.

2. Lch s vmáy đếm tế bào theo nguyên lý dòng chy

Năm 1969, Lou Herzenberg phát minh ra k thuật phân loi tế bào da vào vic s dụng ánh sáng hunh quang (đèn argon) và phát trin thiết b phân loại tế bào dựa trên kích hot hunh quang (FACS - Fluorescent Activated Cell Sorter).

Đến năm 1990, Becton Dickinson (BD) tung ra th trường máy FACSCount chuyên dụng cho đếm T-CD4, tại thi đim đó, máy chưa được cp giấy chng nhận bởi FDA nhưng hin nay đã được FDA công nhn. Năm 1996, BD tiếp tđưa ra h thống FACSCalibur, và sau đó là các ng máy FACS Canto, FACS Aria hin đi và đa nhim.

Năm 1996, Công ty Guava cũng bt đu giới thiu dòng máy đếm tế bào đu tiên ca hãng.

Năm 1999, Beckman Coulter công b v dòng máy EPICS XL và năm
2003 cho ra đi dòng máy Cytomics FC500 và sau đó là các ng máy Navious, Galious và Mo-Flow vi các chc năng ngày ng hin đại nh đa nhiệm ngày càng cao.

Năm 1998, hãng Partec sn xuất ra máy đếm CyFlow. Và năm 2000, cho ra dòng máy CyFlow SL, và sau này dòng máy đa nhiệm CyFlow Space.

Năm 2002, Guava đưa ra dòng máy PCA.

Năm 2004, Guava cho ra đi dòng máy Guava EasyCD4 chuyên dùng cho đếm tế bào T-CD4.


3. Các b phn chính và nguyên lý bn của máy đếm tế bào theo nguyên lý dòng chy

3.1. Hệ thng to dòng cht lng (fluidics system)

H thống to ng chất lng là b phận căn bản nht ca mt máy đếm tế bào dòng chy. H thống to dòng chất lng gồm có 2 vùng chất lng có áp lc khác nhau. ng dịch lỏng bên ngoài (sheath fluid) còn được gi là dung dịch to dòng bao: có tác dụng nắn chỉnh dòng dch lỏng cha mẫu bên trong (core fluid) còn gi là dòng lõi thành mt dòng hp ti mc các tế bào/hạt vật cht trong mẫu ch có th đi qua khe hp đó từng cái mt t đó gp tập trung tế bào/vt th nh trong mẫu thành dòng tế bào đơn và vận chuyển dòng tế bào đơn này đi qua h thng quang hc vi tốc đ rất cao, khong 1000 tế bào/giây. Điều chỉnh mc đ chênh lnh áp lc gia dòng bao và dòng lõi có th m rng hoặc thu hp tiết din dòng lõi, phù hp với yêu cầu phân tích (ví d phân tích tế bào máu thì cn dòng lõi ln, phân tích ADN thì cần dòng i hp). Nh chế này h thống mới th phân tích đồng thời nhiu đặc tính trên từng tế bào mt cách chính xác, giảm được yếu t nhiu. Dch dùng to dòng sheath thưng phi đáp ng 2 yêu cầu: (1) kng gây nh hưng ti tế bào (không làm tan tế bào); và (2) kng là nh hưng đến độ chiết quang và đhunh quang ca hthống. mt số dòng máy người ta sử dụng ng vi mao thay thế cho dòng bao.






Hình 2. Hthống dòng cht lng trong buồng mu (flow cell)

3.2. Hệ thng quang học

Bao gm ngun phát tia sáng (thưng là các đèn laser hoặc đèn h quang), hthống nh lc và các kênh thu tín hiu quang hc và tính hiu hunh quang (FSC Forward Scatter Chanel, dùng thu nhận tín hiệu ánh sáng tán x góc thng; SSC Side Scatter Chanel, ng thu nhận tín hiu ánh sáng tán x góc bên, các FL (Fluoressen Light), dùng thu nhận tín hiu ánh sáng hunh quang tkênh màu hunh quang và s kênh màu hunh quang có th dao đng t 2 đến 1FL tùy dòng máy;  PMT Photo Multiplier Tube, các ng nhân quang tương ng vi các kênh màu hunh quang có vai trò khuếch đi n hiu ánh sáng hunh quang).

Khi mt tế bào hay mt vt thđi qua nguồn sáng, ánh sáng ca ngun sáng stương tác vi vật thsto ra các ánh sáng tán x (tán xc thng và tán xgóc bên) và nếu tế bào/vt th đó được nhuộm màu hunh quang, dưi kích thích ca nguồn sáng, cht màu hunh quang đó sphát ra ánh sáng hunh quang. Sau đó các tia sáng này s đi qua h thng kính lc (đó là các thu kính ch cho phép các tia sáng bước sóng nht đnh đi xuyên qua). Vi h thống kính lc này các tia sáng tán x và ánh sáng hunh quang sđược phân chia và đi đến hthống thu nhận tín hiu mt ch chính xác.



 
Hình 3Hệ thống quang hc

Ánh sáng từ nguồn laser ơng tác vi tế  bào  nhum kháng  thể  gắn  huỳnh quang sẽ sinh ra các ánh sáng sau: FSC liên quan tới kích cỡ tế bào, SSC liên quan đến độ phức tạp nhân và bào tương tế bào, các ánh sáng huỳnh quang như FITC, PE, PC5 đặc trưng cho các kháng nguyên tương ứng có trên bề mặt tế o.





3.3. Hệ thng điện t (electronics system)

Hệ thống điện tử vbản chất mt hệ thng có trong máy, các tín hiệu ca ánh sáng tán xvà n hiu hunh quang sau khi được khuếch đại PMT sđược h thống điện t chuyển thành tín hiu s đo đếm được và được biểu hin dưi dng biểu đ ct, biu đ mật đ hay biu đ điểm trên máy nh tng qua các phần mm chuyển đổi chuyên dng theo máy.







Hình 4. Hin th tín hiu hunh quang bng đ th điểm trên mátính


Chuyển tín hiu ánh sáng huỳnh quang thành tín hiệu điện tử   và biểu diễn i dạng đồ thị ( dụ trong hình vẽ, tín hiệu quang đưc chuyển thành tín hiệu điện tử thể đưc th hiện trên màn  hình  máy  tính  i dạng các đim- đồ th Dot Plot


4. Cơ chế nhuôm kháng nguyên bề mt tế bào và quá trình thu nhn tín hiu

4.1. Cơ chế nhum kháng nguyên bmt

Trên b mặt các tế bào đích các kháng nguyên đặc trưng cho từng qun thtế bào. Ví d: trong trưng hợp tế bào T-CD4 s các kháng nguyên đặc trưng là CD3 và CD4. Thông qua vic xác định s hin diện các kháng nguyên trên b mặt tế bào này, người ta có th xác đnh sự có mặt cũng như s lưng và phần trăm các tế bào đích tương ng trong quần th tế bào phân tích.
Thông thưng, người ta sdụng các kháng th đơn ng có gn cht phát hunh quang có khnăng gn đặc hiệu vi các kháng nguyên b mặt tế bào. Khi được vi mẫu phânch, các kháng th đơn ng có gắn cht phát hunh quang sgắn đặc hiu với kháng nguyên ơng ng chúng có trên b mặt tế bào.




 
Hình 5. Nhum kháng thể đơn dòng

 Kháng th đơn dòng có gn cht phát hunh quang sgn vào kháng nguyên tương ng nm trên  tế  đích  tronquá trình ủ.
  


 Các tế bào kháng b mặt được gn đặc hiu với kháng thể có gắn cht phát hunh quang khi đi qua cm tia laser, cht phát hunh quang tiếp xúc và hp th năng lưng cao tngun sáng s b kích thích và gii png ra ánh sáng hunh quang để trở v trng thái năng lưng thp hơn. Các ánh sáng hunh quang s qua h thống kính lọc được thu nhn bi hthống thu nhn n hiu quang hc ca máy tại nhng kênh thu tín hiu hunh quang (FL) xác đnh.

4.2. Quá trình thu nhn tín hiệu

Tế bào/vật th nhkhi di chuyển qua ngun sáng s tương tác vi tia laser và sinh ra các tín hiệu sáng:


Hình 6. Hệ thng quang hvà hệ thng đin tử thu nhn tín hiệu




Ánh sáng tán x góc thng sđược thu nhn qua các kênh FSC (Forward Scatter Chanel). Do được thu nhn thng góc (song song) vi trc ánh sánh nguồn, ánh sáng tán xc thng phản ánh kích thước tế bào/vt th phân tích (hình minh họa). Ánh sáng tán xc bên sđược thu nhận qua kênh SSC (Side Scatter Chanel). Do được thu nhn góc bên (90 đ) theo trc ánh sáng nguồn, ánh sáng tán xạ góc bên phn ánh đ phc tạp nhân và bào ơng ca tế bào.

 
Hình 7. Tán x ánh sáng tia laser theo trthng và vuông góto thông s FSvà SSC



Nếu tế bào có kích thước càng ln, ch s FSC thu được càng ln. Tế bào càng nhiu ht hoặc khoang trong bào tương, nhân ng qun, chia múi thì ch số SSC ng cao. Như vy, trong các thành phần bch cu có th thấy ch s SSC ca qun th tế bào lympho là thp nht, ca qun th mono cao hơn quần thlympho, và SSC ca quần th bch cu hạt đa nhân sẽ ln nht.
Hình 8. Đ th chiều SSvà FSca mu máu tn phn đã lgii hồng cu cho thấy các qun thế tế o bch cu đưcphân tách thành 3 quần thể rõ rệt theo kích thước và mức đ phức tp ca cu trúc bên trong tế bào.



Quần thể bạch cầu hạt trung tính có kích thưc từ độ phc tạp nhân và bào tương đa dạng từ mức trung bình đến cao.


Quần  thể  monocyte  có  kích  thưc  lớn hơn lympho, độ phúc tạp nhân và bào tương ở mức trung bình thấp.


Quần thể lympho có kích thưc nhỏ nhất, nhân và bào tương đơn giản nhất






Các n hiu màu hunh quang (FL-Fluoressent Light) tphc hp kháng thkháng nguyên trên b mặt tế bào đích cũng đưc thu nhn theo các kênh màu hunh quang và được khuếch đại trong các ng nhân quang PMTs (photomultipliers tube).
Khi tia laser chiếu vào c cht phát hunh quang này sto ra các ánh sáng hunh quang và sau đó c tín hiu sáng này s đưc thu nhn, chuyn đi thành n hiu đin t và biu th dưi dng biu đ gồm c qun th dương tính và âm nh vi c hunh quang tương ng vi các kháng nguyên cần kho sát.


 
Hình 9. Hin th tín hiu hunh quang trên máy tính phân tích.


                




              Thông thường các hãng khác nhau có đôi chút khác biệt trong việc bố trí đèn huỳnh quang và các hệ thống kính lọc, do vậy các kênh màu huỳnh quang cũng có đôi chút khác biệt. Điều này cần chú ý vì sẽ liên quan đến việc lựa chọn phối hợp màu huỳnh quang trong các phân tích đa màu.

             Tổng hợp các tín hiệu về ánh sáng tán xạ góc thẳng, ánh sáng tán xạ góc bên và các tín hiệu về ánh sáng huỳnh quang tương ứng của một tế bào sẽ giúp chúng ta phân biệt tế bào này với các nhóm tế bào khác trong quần thể. Ngoài ra, việc khoanh vùng (gating) quần thể mong muốn còn giúp thực hiện thống kê hoặc tiếp tục phân tích sâu hơn.

5. Ứng dụng ca máy đếm tế bào theo nguyên lý dòng chy

5.1. Ứng  dụng

rt nhiu ứng dụng trong chn đoán lâm sàng và trong nghiên cu được triển khai trên máy đếm tế bào dòng chy:

- Xác định sự biểu hiện ca các th th trên b mặt tế bào: đếm s lưng tế bào lympho T-CD4, xác định các dòng tế bào gây ung thư, đếm tế bào gc, đếm tế bào hồng cầu lưi, đnh danh vi khun, nghiên cu s bit hóa tế bào đng , thc vt...

- Phân tách tế bào: thu nhận các quần th tế bào lai cho việc sn xut kháng th đơn dòng, các quần th tế bào miễn dịch cho nuôi cấy tương tác invitro, thu nhận tế bào gc, thu nhận tinh trùng X hoặc Y.....

-  Phân tích chu kỳ ADN/ tế bào: xác định các giai đon ca chu trình phân bào, kho sát s bất thưng trong b nhim sắc thể, xác đinh tn thương ADN, nghiên cu tác dng ca thuc kháng ung thư lên trên tế bào đích...

- Phát hiện cytokine: định lưng nồng đ cytokine trong dung dịch bng kthut dùng ht bi gắn kháng th đơn dòng đặc hiu vi ph cytokines. Xác định tế bào đích sản xuất các cytokine và bán định lưng thông qua kthut đo cytokine ni bào...

- Ngoài ra, kthut đếm tế bào dòng chảy còn đưc ứng dụng trong nghiên cu biến dưng tế bào, hot động kênh ion, các quan ni bào, pH ni bào, ảnh ng ca thuc lên trên sinh lý tế bào...

5.2. Đếm tế bào lympho T-CD4 k thuật đếm tế bào ng chy

Ứng dng ca nguyên lý tế bào dòng chy được dùng trong việc xác định s lưng tuyệt đi và phn trăm s lưng tế bào lympho T-CD4 trong máu toàn phần còn được gi là xét nghiệm đếm tế bào lympho T-CD4.

Đ xác đnh được quần thtế bào lympho T-CD4 trong máu toàn phn, các hãng khác nhau s dng các chiến lược to cổng, kháng th và cách thc tính số lưng tuyệt đi tế bào khác nhau đ xác đnh s lưng và phần trăm tế bào
lympho T-CD4 trong máu toàn phn.

Số lưng tuyệt đi lympho T-CD4 trong máu toàn phần thưng thxác định thông qua việc s dụng các ht bi với s lưng xác đnh hoặc đo chính xác th tích mẫu phân tích chính xác.

Với nguyên lý đo th tích, thông thưng nhà sn xuất thiết kế máy có khnăng đo chính xác mt lưng thtích nht định, sau đó căn cứ trên s tế bào thc tế đếm được, đ pha loãng và th tích mu máu ban đu cho vào đ tính toán slưng tuyệt đi lympho T-CD4/µl.




Trong khi đó, với nguyên lý xác đnh th ch da trên bi chun. Ban đu nhà sn xuất hay người s dng cho mt lưng bi chun với s lưng biết trưc vào trong ng tuýp x lý mu. Sau khi trn đều với mẫu máu, hn dch tế bào máu và bi chun xem như đồng nht. Trong quá trình đếm, máy s đếm được mt lưng nh xác đnh bi chun và tế bào máu. T các thông s trên, máy s tíntoán ra giá tr s ng tuyệt đối lympho T-CD4





Các máy đếm tế bào lympho T-CD4 chuyên bit có th cho c giá tr phn trăm và giá trị tuyệt đi ca tế bào lympho T-CD4 trong máu toàn phn hay còn gi là h thống 1 máy. Tuy nhiên, trong các trưng hợp ch có th ghi nhận giá trphần trăm lympho T-CD4 hoc s lưng tuyệt đối tế bào lympho T-CD4 trong máu toàn phn, ngưi ta có th kết hp vi giá tr tổng lympho bào trong máu thu nhận t máy huyết hc đ có thxác đnh thông s còn li. Trong trưng hp sdụng kết hp máy đếm tế bào lympho T-CD4 và máy huyết học, người ta gi đó là phương pháp hai máy.
Cách nh giá tr phn trăm lympho T-CD4 khi có giá tr s lưng tế bào
lympho T-CD4 tổng lympho bào:


5.3. Quy trình k thuật căn bn cho xét nghiệm đếm tế bào lympho T-CD4 bng k thuật đếm tế bào dòng chy

- Khởi đng máy: Chun b dung dch nạp mẫu (sheath fluid) bao gồm các bước chuẩn b dung dịch đm, bật máy và chn phn mm ơng thích, ra máy khởi động đui khí trong hthng bung đếm (flow cell).

- Chun máy: Tng thưng các hãng khác nhau có  th sdng các hóa cht tinh khiết đ chun máy. Chuẩn máy th đưc sdng đ cân chỉnh các kênh thu nhn tín hiu hunh quang hoặc có thể đánh giá đ chính xác ca pipette (FacsCount, Guava). Nếu máy đạt các tình trng tt thì tiến hành x lý và phân ch mu.

- X lý mu: Mu máu toàn phần vi thch xác định theo tng quy trình cụ th s đưc vi kháng th đc hiu đ th phát hin qun th tế bào lympho T-CD4.Tùy loại sinh phẩm được s dụng mà kết qu thu nhn có th có các giá trị v phn trăm lympho T-CD4, s lưng tuyệt đi lympho T-CD4 hoc cả hai. Trong mt quy trình chun, mẫu chng ni được sdụng đ đánh giá toàn b quy trình, đảm bảo tính chính xác ca xét nghim. Mẫu chuẩn hoặc mẫu chứng phải được đưa vào phân tích đu tiên và được đánh giá kết qu trước khi phân ch mẫu bệnh nhân.

- Ly gii hng cu: Hng cu trong mẫu nhum s được ly giải trước khi đưa vào phân tích bng các dung dch ly gii theo b sinh phm. Sau khi ly gii hồng cầu, mẫu th được đưa vào phân tích ngay hoặc mt s quy trình hai máy thì th tiến hành trung a và loi b mnh v tế bào thông qua ra bng dung dch đệm PBS vi t l1:1.

- Chy, phân tích mu và ghi nhn kết quả: Các quy trình mt máy với bsinh phẩm theo máy thưng được tiến hành phân tích t động và kng cho can thip. Tuy nhiên trong các trưng hp mu bt thưng về hình thái cũng như mc đ nhum màu hunh quang, k thut viên cn nắm các vấn đ v k thut cũng như các chiến ợc to cổng và chn lọc quần th đtránh sai sót có th xảy ra. Trong mt số hthống máy, k thut viên phi tự phân tích và phân vùng qun th đ thu kết quả.

- Ra và tt máy: Sau quá trình chạy mẫu thì việc ra máy là hết sc quan trọng, nó giúp loại b nhng mng bám phát sinh trong quá trình chạy giúp hn chế tắc nghn h thống dung dịch lỏng. Dung dch ra máy thưng đi kèm theo b sinh phẩm thưng bn chất là cht ty nhnhư Javel, sau quá trình ra bng cht tẩy thì máy bắt buc phải ra li bng nước ct đ tránh b ăn mòn.


6. Giới thiệu mt s loại máy đếm tế bào T-CD4 ti Việt Nam

Hiện có rất nhiu dòng máy hiện diện ti các phòng xét nghiệm đếm tế bào
lympho T-CD4. Các máy đếm tế bào chuyên dng có th k đến như:

- FacsCalibur - Becton Dickinson (M).

- Cytomics EC500 - Beckman Coulter (M).

- Máy Facs Count - Becton Dickinson (M).

- Máy Cyflow SL3, CyFlow Counter - Partec (Đức).

- PCA Guava – Milipore (M).

- Pima analyser Alere – (Anh).

Bng tổng hợp so sánh các dòng máy đếm tế bào Lympho T-CD4




Tên máy


Kỹ thut

Chứng nhn
Công sut máy theo nhà sản xut

Các chỉ tiêu có thể thu thập


BD- FacsCalibur

Đếm tế bào dòng chy, sdụng ht bi



FDA


200-300
mu/ngày
CD4 tuyệt đối, %, phân ch biu hin th thể, phân tích ADN...


Cytomics
FC500

Đếm tế bào dòng chảy sử dụng ht bi



FDA


300-350
mu/ngày
CD4 tuyệt đối, %, phân ch biu hin th thể, phân tích ADN...


Partec Cyflow
Counter
Đếm tế bào dòng chy, đo th tích chính xác


CE- IVD


200-250
mu/ngày



CD4 tuyệt đối, %


BD- FacsCount
Đếm tế bào dòng chy, sdụng ht bi


FDA

50-60
mu/ngày


CD4 tuyệt đối, %

Guava-PCA Auto CD4/CD4%
Đếm tế bào dòng chy, đo th tích chính xác


CE- IVD


50-60
mu/ngày



CD4 tuyệt đối, %


Pima Analyser
Phân tích hình ảnh, đo thtích chính xác

CE- IVD

20-25
mu/ngày


CD4 tuyệt đối

No comments:

Post a Comment