فلوسایتومتری چیست؟ راهنمای کامل و کاربردها

فلوسیتومتری چیست؟

فلوسایتومتری، تکنیکی است که امکان تجزیه، تحلیل و اندازه‌گیری ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و یا ژنی سلول‌ها را فراهم می‌کند. با پیشرفت‌های صورت گرفته، این فناوری می‌تواند در حدود 35 شاخص و یا حتی بیشتر را به‌طور هم‌زمان و در یک آزمایش شناسایی نماید.

به بیانی ساده‌تر، عبور سلول‌ها از جلوی پرتوی لیزر در دستگاه فلوسایتومتری می‌تواند ویژگی‌های زیادی از آن‌ها را آشکار نماید که شامل اندازه و پیچیدگی‌های منحصربفرد هر سلول است، از سوی دیگر بررسی حضور مارکرهای خاص در هر سلول می‌تواند به شناسایی دقیق‌تر آن کمک شایانی نماید.

ذکر یک مثال می‌تواند این مفهوم را بهتر نمایان کند؛ همانطور که در شمارش سلول‌های خونی در آزمایش روتین CBC به حضور انواع مختلفی از سلول‌ها مانند گلبول‌های سفید (WBC)، گلبول‌های قرمز (RBC) و پلاکت‌ها (PLT) پی برده می‌شود، باید توجه نمود که هر کدام از این گروه‌ها مانند گلبول‌های سفید شامل تعداد بسیار زیادی از انواع مختلف سلول مثل لنفوسیت‌ها، مونوسیت‌ها و … است که از نظر ظاهری به هم شبیه‌اند و تنها با بررسی شاخص‌های منحصربفردی که روی هر سلول بیان می‌شوند می‌توان آن‌ها را از یکدیگر افتراق داد که در روش فلوسایتومتری این امکان فراهم شده است.

با توجه به دامنه کاری بالای تکنیک فلوسیتومتری، این فناوری در زمینه‌های علمی متعددی از جمله ایمونولوژی، هماتولوژی، زیست‌شناسی سلولی، تحقیقات سرطان، زیست‌شناسی تکوینی و بسیاری رشته های دیگر مورد استقبال قرار گرفته است. در محیط آزمایشگاهی بالینی، فلوسیتومتری معمولاً برای تائید تشخیص بیماری های نقص ایمنی اولیه، نقص ایمنی ثانویه و بدخیمی های خونی استفاده می شود. برای بررسی پاسخ به درمان و نیز تشخیص پیشرفت یا عود مجدد بیماری نیز می توان از این تکنیک بهره برد.

همچنین برای کمک به درمان های نوین سلولی، از جمله شمارش سلول های بنیادی برای ذخیره سازی و استفاده از آن ها در پیوند سلول های بنیادی و ساخت سلول های مهندسی شده مانند سلول های T کایمریک (CAR-T) نیز می توان از تکنیک فلوسیتومتری استفاده نمود.

اساسی ترین اصل فناوری فلوسیتومتری، عبور یک ردیف پشت سر هم از سلول ها یا ذرات به‌صورت معلق از جلوی یک پرتو لیزر به منظور اندازه گیری ویژگی های فیزیکی (به عنوان مثال، نوری) و شیمیایی (مانند بیان آنتی‌ژن) هر سلول یا ذره است. هنگامی که سلول ها از جلوی نور لیزر عبور می کنند، نور را جذب کرده، می شکنند و به دنبال آن پرتوی نوری را از خود ساطع می کنند که متعاقباً توسط مجموعه ای از آشکارسازهای دستگاه فلوسیتومتری گرفته می شود. مقدار نوری که هر سلول در جهت جلو پخش می‌کند تابعی از اندازه و ضریب شکست آن است که به اصطلاح آن را پراکندگی رو به جلو (FSC) می نامند.

علاوه بر این، هر سلول دارای اندامک‌ها، گرانول‌ها و سایر ویژگی‌هایی است که نور را به طرفین منعکس می‌کنند که به اصطلاح پراکندگی جانبی (SCC) ناگذاری شده است که نشانگر پیچیدگی کلی سلول می باشد. از آنجایی که برخی از انواع سلول‌ها دارای اندازه‌ها و پیچیدگی‌های منحصربه‌فردی هستند، می‌توان برخی از انواع سلول‌ها را صرفاً بر اساس ویژگی‌های FSC و SSC شناسایی کرد، همانطور که در شمارش کامل خون برای شناسایی گلبول‌های سفید (WBC)، گلبول‌های قرمز (RBC) و پلاکت ها (PLT) و برای تمایز لنفوسیت ها، مونوسیت ها، نوتروفیل ها، ائوزینوفیل ها، بازوفیل ها و برخی از انواع سلول ها از یکدیگر انجام می‌شود.

با این حال، زیر مجموعه‌های لنفوسیتی متعددی نیز وجود دارد؛ به عنوان مثال، سلول‌های CD4+ T، سلول‌های CD8+ T، سلول‌های γδ T، سلول‌های B و سلول‌های کشنده طبیعی (NK)، که ویژگی‌های FSC و SSC بسیار مشابهی دارند و شناسایی آن ها بدون داشتن اطلاعات اضافی در مورد اینکه کدام آنتی‌ژن پروتئینی یا CD مارکر را بیان می کنند، غیر ممکن است.

کاربرد فلویستومتری

فلوسیتومتری اغلب برای مشخص کردن بیماری ها در بالین استفاده می شود. خون محیطی، آسپیراسیون مغز استخوان و مایع مغزی نخاعی همگی نمونه هایی هستند که می توانند با استفاده از فلوسیتومتری تجزیه و تحلیل شوند. درک این نکته ضروری است که آنالیز فلوسیتومتری اغلب همراه با سایر تست های توصیفی مانند بررسی مورفولوژیک استفاده می شود. 

آسیب شناسان، مورفولوژی سلولی نمونه ها را بررسی می کنند. اغلب، نئوپلاسم های هماتولوژیک تغییرات مورفولوژیک خاصی را نشان می دهند و فلوسیتومتری ویژگی بیشتری را ارائه می دهد. فلوسیتومتری اغلب می‌تواند عود سرطان را قبل از تشخیص تغییرات مورفولوژیکی تشخیص دهد.

اندازه گیری محتوای DNA یکی از اولین کاربردهای فلوسیتومتری بوده است. افزایش محتوای DNA در سلول های بدخیم در مقایسه با سلول های غیر بدخیم توسط این تکنیک قابل مشاهده است، به این صورت که سلول های سالم و طبیعی دیپلوئید هستند (دو مجموعه کامل از کروموزوم ها)، در حالی که سلول های بدخیم اغلب دارای ناهنجاری هایی در کروموزوم های خود هستند که می‌تواند با فلوسیتومتری اندازه گیری شود. مطالعات صورت گرفته رابطه بین ناهنجاری‌های DNA و مدت بقا در بیماران مبتلا به بیماری انکولوژیک را برای پیش‌بینی پیش آگهی بیماری ها نشان داده است.

بررسی فنوتیپ یا همان شناسایی خصوصیات قابل مشاهده خاص یک سلول، یکی دیگر از کاربردهای رایج فلوسیتومتری در انکولوژی است. نام‌های فنوتیپی زیادی برای تمایز سلول‌های سالم از سلول‌های تومور وجود دارد. تعدادی زیادی از CD مارکرها برای تشخیص فنوتیپ های رایج سلول های ایمنی ارائه شده است که در جدول زیر به تعدادی از آن ها اشاره شده است:

جدول: سلول های ایمنی رایج و CD مارکرهای اختصاصی آن ها

سلول های توموری نیز اغلب گیرنده های سطحی قابل تشخیص را بیان می کنند. به عنوان مثال، آنالیز فلوسایتومتری بیماران مبتلا به لوسمی پرومیلوسیتیک حاد (APL) نشان داده شده است که یک فنوتیپ میلوئیدی به عنوان CD11b- و CD11c- را نشان می دهد. در مقابل، در سلول های میلوئیدی نرمال، فنوتیپ CD11b+ و CD11c+ است.

تعیین دودمان سلول های T یا B در لوسمی های لنفوبلاستیک حاد (ALLs) نمونه دیگری از بررسی فنوتیپ است. پس از مشخص شدن سلول T یا B، هر دودمان را می توان برای تعیین زیر گروه ها و پیش آگهی بیماری بررسی کرد. لوسمی سلول B ابتدایی مارکرهای CD19 و CD10 را بیان می‌کند، در حالی که لوسمی سلول B بالغ CD19 را بیان می‌کند اما CD10 را بیان نمی‌کند. درک منشاء خاص این بیماری لوسمی سلول B در تعیین گزینه های درمانی و پیش آگهی به پزشک معالج کمک می‌کند.

به‌صورت اختصاصی در حیطه بالینی در آزمایشگاه آرامش بررسی انواع پنل های مربوط به بیماری های نقص ایمنی و خونی انجام می پذیرد: