Застосування кількісної мікроскопії до живих клітин

Чому мікроскопія історично була якісною технікою і як досягнення в області технологій зробили мікроскопію кількісної?

У мікроскопії довга історія. Він був розроблений близько 350 років тому для вчених, щоб візуалізувати те, що вони могли розрізнити, але не описати. Двома піонерами мікроскопії були Антуан ван Левенгук, який розробив перший мікроскоп, а незабаром і відомий вчений Роберт Гук.

Їх мікроскопи збільшували зразки в 10-20 разів, що дозволило їм вперше візуалізувати деталі відомих зразків, таких як воші, поблизу, але чудовим відкриттям став мікроскопічний світ, про існування якого вони не підозрювали.

Ван Левенгук ввів термін анімалкули, який позначає те, що ми називаємо бактеріями і іншими найпростішими в воді, про яких наука нічого не знала. За допомогою цих ранніх мікроскопів вони вперше змогли їх візуалізувати.

У порівнянні з 350-річною історією мікроскопії, це якісний метод. Дослідники і вчені хотіли візуалізувати мікроскопічні зразки і повідомляти про те, що вони бачать.

Кількісна мікроскопія - зовсім інша справа. Це стало можливим завдяки епосі цифрових технологій і, зокрема, завдяки можливості оцифровувати світло за допомогою перетворювачів, таких як пристрої з зарядженої зв'язком або камери CCD, які в наші дні присутні майже в кожній цифровій камері.

Ці камери дозволяють захоплювати зображення в цифровому форматі, які потім можуть бути оброблені і проаналізовані за допомогою комп'ютерних програм для кількісної оцінки біології в вашому зображенні.

Як можна використовувати кількісну мікроскопію для оцінки внутрішньоклітинного середовища?

Кількісна мікроскопія дозволяє проводити клітинну біологію, забезпечуючи пряме кількісний вимір клітинних процесів в реальному часі за допомогою обробки і аналізу зображень.

Якщо розглядати традиційний мікроскоп як пристрій, що володіє тільки якісними можливостями (без обробки або аналізу зображень), то можна отримати чудові зображення, які деталізують клітинну структуру, але вимір клітинних функцій в кращому випадку є напівкількісним. Цифрова візуалізація і комп'ютерні можливості об'єднуються для забезпечення кількісної мікроскопії.

Приклад корисності кількісної мікроскопії - відкриття ліків з використанням клітинної моделі, що виражає фенотип, що імітує конкретне захворювання. Цей фенотип може бути таким же простим, як здатність лінії ракових клітин до розмноження.

Ефективні ліки зменшать або зупинять проліферацію цих клітин. Цей фенотип можна кількісно оцінити шляхом підрахунку клітин в реальному часі за допомогою мікроскопії.

Це надасть інформацію про те, які ліки активні проти фенотипу, ранжує їх здатність пригнічувати фенотип, визначить кінетику активних ліків і кількісно оцінить фармакологію найбільш багатообіцяючих ліків.

Чи необхідні флуоресцентні мітки або барвники для кількісної мікроскопії?

Флуоресцентні зонди дуже корисні для кількісної мікроскопії, і багато хто з них були розроблені як для аналізу фіксованих, так і живих клітин. Методи без етикеток також можуть використовуватися для кількісної мікроскопії, що особливо корисно для візуалізації живих клітин.

Кілька виробників мікроскопів пропонує ряд методів для проведення кількісної мікроскопії без міток без використання флуоресцентних зондів. Канал світлого поля, який контролює здатність зразка поглинати білий світ, є однією з форм мікроскопії без етикеток. Ми використовували цю форму мікроскопії для вимірювання% злиття клітин в лунці мікропланшетів і в аналізах інвазії пухлини.