The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Norwegian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Orflo Technologies, 2University of Utah
Dittami, G. M., Sethi, M., Rabbitt, R. D., Ayliffe, H. E. Determination of Mammalian Cell Counts, Cell Size and Cell Health Using the Moxi Z Mini Automated Cell Counter. J. Vis. Exp. (64), e3842, doi:10.3791/3842 (2012).
Partikkel og celle telling brukes til en rekke applikasjoner, inkludert rutine cellekultur, hematologisk analyse, og industrielle kontroller 1-5. En kritisk gjennombrudd i celle / partikkel telling teknologier var utviklingen av Coulter teknikken ved Wallace Coulter over 50 år siden. Teknikken innebærer bruk av et elektrisk felt over en mikron-størrelse blenderåpning og hydrodynamisk fokusering enkle partikler gjennom åpningen. Den resulterende okklusjon av blenderåpning ved partiklene gir en målbar endring i elektrisk impedans som kan direkte og presist korrelert celle størrelse / volum. Erkjennelsen av tilnærmingen som målestokk i celle / partikkel telling stammer fra den ekstraordinære presisjon og nøyaktighet av sin partikkel dimensjonering og teller, spesielt sammenlignet med manuelle og bildebehandling basert teknologi (nøyaktighet i størrelsesorden 98% for Coulter tellere versus 75 - 80% for manuelle og visjon-baserte systemer). Dettekan tilskrives det faktum at, i motsetning til bildebehandling-baserte tilnærminger til celle telling, gjør Coulter Technique en ekte tredimensjonale (3-D) måling av celler / partikler som dramatisk reduserer antallet forstyrrelser fra rusk og klynging ved å beregne nøyaktig volumetrisk informasjon om cellene / partikler. Samlet gir dette et middel for opplisting og dimensjonering celler i en mer nøyaktig, mindre kjedelig, mindre tidkrevende og mindre subjektiv måte enn andre telle teknikker 6.
Til tross for prominence av Coulter teknikken i celle telling, har sin utbredt bruk i rutinemessige biologiske studier vært uoverkommelige grunn av kostnadene og størrelsen på tradisjonelle instrumenter. Selv om en rimeligere Coulter-baserte instrument har blitt produsert, det har begrensninger i forhold til sine dyrere motparter i korreksjon for "tilfeldighet hendelser" der to eller flere celler passerer gjennom åpningen og måles samtidig. Another begrensning med eksisterende Coulter teknologier er mangelen på beregninger på den generelle helsen celleprøver. Følgelig må flere teknikker ofte brukes i forbindelse med Coulter telle å vurdere celleviabilitet. Dette utvider eksperimentelle oppsett tid og kostnad siden de tradisjonelle metodene for levedyktigheten vurdering krever cellefarging og / eller bruk av kostbart og tungvint utstyr som en flowcytometer.
Den Moxi Z mini automatisert celleteller, som beskrives her, er en ekstremt liten Borstemmaskin instrument som kombinerer nøyaktigheten av Coulter prinsippet med en tynn-film sensor teknologi for å muliggjøre presis dimensjonering og telling av partikler fra 3-25 mikron, avhengig cellen telling kassetten brukes. Den M type kassett kan brukes til å telle partikler fra med gjennomsnittlig diameter på 4 - 25 mikron (Dynamic Range 2 - 34 mikron), og Type S kassetten kan brukes til å telle partikler med og gjennomsnittlig diameter på 3 - 20 mikrometer (dynamisk ringtee 2 - 26 mikron). Siden systemet bruker en volumetrisk målemetode, tilsvarer 4-25 micron til en celle volum rekke 34 - 8180 FL og 3 - 20 mikron tilsvarer en celle volum rekke 14-4200 fl, noe som er relevant når ikke-sfærisk partikler blir målt. For å utføre pattedyr celletall bruker Moxi Z, blir cellene som skal telles første fortynnes med ORFLO eller lignende væske. En celle telling kassett settes inn i instrumentet, og prøven er lastet inn i porten av kassetten. Tusenvis av celler er trukket, single-fil gjennom en "Cell Sensing Zone" (CSZ) i tynn-film hinne over 8-15 sekunder. Etter kjøringen, bruker instrumentet proprietære kurvetilpasning i forbindelse med en proprietær programvare algoritme for å gi en tilfeldighet arrangement korreksjon sammen med en vurdering av generelle kultur helse ved å bestemme forholdet mellom antall celler i befolkningen av interesse for det totale antallet partikler. De totale partikkel teller inklue krympet og brutt ned døde celler, samt annet rusk og forurensninger. Resultatene presenteres i histogram-format med en automatisk kurve, med porter som kan justeres manuelt etter behov.
Til syvende og sist gjør at Moxi Z telling med en presisjon og nøyaktighet sammenlignes med en Coulter Z2, dagens gullstandard, samtidig som det gir mer kultur helseinformasjon. Videre oppnår disse resultatene på kortere tid, med en mindre plass, med betydelig enklere drift og vedlikehold, og til en brøkdel av prisen av sammenlignbare teknologier.
1. Utarbeidelse av prøver
2. Running Prøver
3. Administrere data
4. Analyse av tidligere ervervede data
5. Overføre data til en PC
6. Representative Resultater
For å vurdere presisjon og nøyaktighet Moxi Z, tellinger av hek-293 celler, Helà celler, CHO-K1, gjær, Jurkat E6-1 celler, PC12 celler og presisjon-kalibrert perle suspensjoner med konsentrasjoner fra 0-500,000 celler / ml (Type M kassett) og 0-2-2.5e 6 celler / ml (Type S kassett) ble talt opp og sammenlignet ved hjelp av en Coulter Z2 og Moxi Z. Alle mammalske celler ble hentet fra den amerikanske Type Culture Collection (ATCC) og kultivert som tidligere beskrevet 7-11. Kort, ble cellene dyrket i suspensjon i 75 mm 2 vevskulturstudier flasker med sentrale medier RPMI 1640 (Jurkat E6-en, PC12), MEM (HEK-293, HelÃ) celler, eller F12K (CHO-K1) celler. Alle medier ble supplert med10% fosterets bovint serum og 100 U penicillin/100 mikrogram Streptomycin. Kolber ble opprettholdt i en inkubator ved 37 ° C med 5% CO 2. Celler ble passaged hver 3. dag. Gjærceller (X5, C. albicans, 13 Vin) ble donert og brukes umiddelbart som forutsatt. Innledende eksempler konsentrasjoner på ~ 500.000 celler / ml for Type M kassett data og ~ 2-2.5e 6 celler / ml for Type S kassetten ble etablert ved hjelp av Coulter Z2. Etterfølgende teoretiske konsentrasjonsnivå ble forberedt gjennom seriefortynning med fysiologiske buffere (Isoton II eller Hank Balanced Salt Solution). Ved hver konsentrasjon, ble identiske prøver målt ved begge systemer og plottet mot hverandre. Som sett i Figur 2, var det en sterk lineær korrelasjon (Type M r 2> 0,9886, Type S r 2> 0,9781) mellom teller alle prøvene. Konsentrasjoner ble også sammenlignet med forventede / teoretisk cellekonsentrasjonen med både Moxi Z og Z2 ( 2> 0,9758, Type S r 2> 0,9774).
For å vurdere presisjon, ble HEK-293 og Jakten celletall utført ved hjelp av Coulter Z2, Moxi Z, og en hemocytometer. Middelverdien variasjonskoeffisient (CV, n = 19) av celletall ved hjelp av Moxi Z (Type M kassett), Coulter Z2 og en hemocytometer ble beregnet med CV er målt fra 5 separate teller i 200,000-300,000 celler / ml rekkevidde. Den lille gjennomsnittlig CV (figur 4) av Moxi Z er sammenlignbar med den Z2 og er representativ for det høye nivået av presisjon bare oppnåelig med Coulter-baserte telle teknologier.
Dimensjonering presisjon av Moxi Z instrumentet ble evaluert neste gjennom måling av innkjøpte, presisjon kalibrerte polystyren perler. Gjennomsnittlig partikkelstørrelse målinger (n = 5) fra Moxi Z ble plottet mot produsentens rapporterte størrelser. Som kan sees in Figur 5, de Moxi Z målingene konsekvent matchet produsenten verdier med en høy lineær korrelasjon (r 2 = 0,9989).
Utover størrelse og teller informasjon, gir Moxi Z en reagens-fri, generell vurdering av pattedyr cellekultur helse med en rapportert Moxi Livskraftig Index (MVI) verdi. Denne indeksen er generert fra en andel av antall celler i befolkningen av interesse med hensyn til de totale partikkelutslippet teller. For å demonstrere MVI måling evner, ble MVI avlesninger (Type M kassett) sammenlignet med standard manuell og flowcytometrisk levende / død måleteknikker. Populasjoner av døde (<10% levedyktig) HEK-293 og Jakten celler ble skapt gjennom natten Inkuberinger av levende celler i et næringsstoff-fri, natriumfluorid inneholder fortynningsmiddel (Isoton II, Beckman Coulter) ved 37 ° C. Kontrollerte teoretiske levedyktighet nivåer ble utarbeidet av ratiometrically blande kjente konsentrasjoner av levende og døde celler. Resulting løsninger ble analysert for levedyktighet nivåer i to eksemplarer med både hemocytometer teller og flowcytometer målinger. Hemocytometer målinger ble gjort ved hjelp av en tradisjonell 50/50 blanding av 0,1% Trypan Blå Solution og celler. Flowcytometri målinger ble gjort ved hjelp av en Guava PCA cytometer (Merck) med Viacount reagens og produsenten-spesifisert protokoll (Merck). Som vist i figur 6, var Pearson korrelasjonskoeffisient verdier (r 2) "av lineær tilpasning av MVI data til analoge hemocytometer levedyktighet prosentandeler for" hek celler og Jakten celler r 2 = 0.9937 og r 2 = 0,9728, henholdsvis. Disse resultatene viser at denne tilnærmingen gir kulturen helseinformasjon over et bredt spekter av celle viabilities som sammenlikner positivt til de levende / døde målinger innhentet ved hjelp av en strømningscytometer eller hemocytometer.
Tabeller og tall (Fra Dittami et al, 2011.) 15:

Figur 2. Moxi Z teller er sammenlignbare med Coulter Z2 teller. Identiske tellinger av celle-og perle suspensjoner ble talt opp ved hjelp av både en Coulter Z2 og Moxi Z. gjennomsnitt telle verdier (n = 3-4) i de Moxi Z teller ble plottet med hensyn til Coulter tilsvarende Z2 teller og R 2 verdier for lineære passform ble bestemt. A) Type M kassett - konsentrasjonsområde fra 0 - 500.000 celler / ml. B) Type S kassett - konsentrasjonsområde fra 0 - 2-2.5e 6 / ml.Error linjene viser ± 1 standardavvik.

Figur 4. Variasjonskoeffisient for Coulter Z2, Moxi Z (Type M kassett), og hemocytometer. Gjennomsnittlig variasjonskoeffisient (CV, n = 19) av HEK-293 og Jakten celletall for hver tilnærming ble beregnet med CV målt fra 5 separate tellinger av HEK-293 og Jakten Celler i 200.000 - 300.000 celler / ml rekkevidde. Feilfelt indikere ± 1 standardavvik.

Figur 6. Kultur helsevurdering ved hjelp MVI - Sammenligning av MVI målinger (Type M kassett) og Guava PCA Viacount levedyktighet versus visuelle, trypan-blå fargede levedyktighet teller ved hjelp av en hemocytometer.
Den underliggende implementeringen av Coulter tilnærmingen kan være svært deterministisk av den samlede nøyaktigheten av målingene. En kritisk område er korreksjon av rå celletall for "tilfeldighet hendelser" der to eller flere celler samtidig passerer gjennom åpningen og måles som en enkelt elektrisk hendelse. "Kron hendelser" bidra til feil som varierer avhengig av en rekke faktorer, inkludert celle størrelse og grad av klynging (Davis et al 1967) 6. Som et resultat, kan den nødvendige tilfeldigheter korreksjon for enhver prøven ikke kan forutses, varierende mye mellom celle / partikkel typer og med mellom ulike kulturer av identiske celletyper. Etablert teori, forankret i innledende publikasjoner av Coulter, innebærer å bruke en logaritmisk justering av de rå teller basert på antall observerte bivirkninger og en empirisk bestemt, partikkel-spesifikk korreksjonsfaktor, z. Mens nøyaktige tellinger kan være riktig oppnås med thans korreksjon algoritme, er det begrenset i den praktiske anvendelsen grunn av de store variasjonene i z-verdier mellom celletyper og tilsvarende problemer i nøyaktig forutsi dens verdi. Her med "sanne" celletall identifisert av Moxi Z kurvetilpasning i forbindelse med tilfeldigheter korreksjon algoritmen, korrigerer Moxi Z dynamisk for tilfeldigheter å oppnå de sanne konsentrasjoner. Sammenlignet med resultatene som er oppnådd ved hjelp av high-end Coulter Z2, produserte Moxi Z sammenlignbare teller over et konsentrasjonsområde fra 0 - 500.000 celler / ml (Type M kassett) og 3000 - 2-2.5e 6 celler / ml (Type S kassett) . Videre oppnår Moxi Z denne tellingen nøyaktighet med en tilsvarende lav variasjonskoeffisient i teller og en presisjon i partikkel dimensjonering som er karakteristisk for gullstandarden, Coulter-teknikk i celle telling.
Videre dataene som presenteres her indikerer at Moxi Z kan gi verdifull informasjonom den generelle helsen cellekulturer. Den Moxi Z utnytter kurvetilpasning tilnærming med en proprietær programvare algoritme for å avgjøre denne kulturen helsekontroll. Morfologiske endringer knyttet til celledød, som blebbing, bryte fra hverandre, og volumetriske forvrengninger (Kataoka og Tsuruo 1996, Liegler et al 1995, Sheridan et al 1981) 12-14, gjør det mulig for Moxi-Z å skille impedimetric forskjeller mellom leve befolkninger og døde celler / rusk populasjoner. Den MVI genereres ved å analysere kulturen / partikkelstørrelsesfordelingen å identifisere de relative bidrag fra slitasjepartikler, krympet nekrotiske celler, og kurven utstyrt celle befolkning av interesse. Den MVI verdi reflekterer dermed en befolkning indeks eller ratiometric mål på monodisperse befolkning teller med hensyn til den samlede partikkel befolkning profil. Denne verdien er da algoritmer-justert basert befolkningsstatistikken og empiriske observasjoner. Because det MVI ser på parametre andre enn tradisjonelle flekker tilnærminger, er det ikke forventet å speile disse teknikkene, men i stedet gir et verdifullt alternativ visning i helsen til en cellekultur, spesielt med hensyn til rusk og mikrobielle forurensninger.
I sammendraget er Moxi-Z celleteller en svært liten Borstemmaskin instrument som gir presise og reproduserbare analyser av celletall, cellestørrelse, og celle helse ved hjelp av Coulter Prinsipp og kurvetilpasning programvare algoritmer kombinert med en patentert tynn-film sensorteknologi . Med Type M kassetten er den i stand til å telle partikler fra 4 - 25 mikron i diameter (Dynamic Range av 2 - 34 mikron), i 8 sekunder. Med Type S kassetten er den i stand til å telle partikler fra 3 - 20 mikron i diameter (Dynamic Range av 2 - 26 mikron) og i 15 sekunder. Videre utfører Moxi-Z helse vurderinger uten bruk av reagenser. Det er mye mindre arbeid intensive og subjektive enn manuell telling. I forhold til standard Coulter telling, er det Moxi raskere, betydelig mindre, gir mer informasjon, krever betydelig mindre vedlikehold, er enklere å bruke, og er en brøkdel av prisen.
Gregory M. Dittami og HE Ayliffe er ansatte i Orflo Technologies, selskapet som har utviklet, produserer og selger Moxi Z. Richard D. Rabbitt gir deltid, betalt konsulentekspertise til Orflo Technologies.
Produksjon og Fri tilgang til denne artikkelen er sponset av Orflo Technologies.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ORFLO Diluent | ORFLO |
MXA006 | |
| Cassette Dispenser | ORFLO | Stores up to 25 cassettes for convenient dispensing | |
| USB Cable | ORFLO | Connects instrument to PC/Mac or power adapter | |
| Power Adapter (US and EU models only) | ORFLO | Connects USB cable to an AC outlet | |
| USB Flash Drive | ORFLO | Stores Moxi Z software and user manual | |
| Calibration Check Beads | ORFLO | ||
| Electronic Calibration Cassette | ORFLO |
Electronic cassette for verifying proper system operation and calibration |