細胞計測に圧倒的な信頼性をもたらす新しいデバイスデザイン(New Device Design Brings Unparalleled Confidence to Cell Measurements)

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フローサイトメトリーにおいて、直接的に不確かさを測定することが可能になりました。 Direct uncertainty measurements are now possible in flow cytometry.

2022-07-20 アメリカ国立標準技術研究所(NIST)

流れの中を移動する細胞の数と特性を測定すること(フローサイトメトリーと呼ばれるプロセス)は、診断医学、製薬研究、および生物医科学にとって非常に重要です。現在、米国国立標準技術研究所(NIST)の研究者は、この技術を前例のないほど改善する方法を考案しました。

NISTの研究者らは、フローサイトメトリーの測定値の変動量を直接記録し、不確実性を定量化する新しいシステムを開発し、検証を行った。この装置では、同じ粒子を複数回測定し、その位置と速度を正確に制御しながらチャネル内を移動させることで、測定に依存するばらつきを1%という低さで観察することができます。研究者たちは、チャネル内の特定のポイントに粒子を集中させるための「ハイブリッド」技術を開発しました。

新しいチップスケールシリアルフローサイトメーターは、1秒間に100個以上の粒子が流れるチャネル内で、16ミリメートル(約0.6インチ)離れた2つの異なるポイントそれぞれで2回の読み取りを行う。

<関連情報>

慣性集束光学マイクロチップを用いたシリアルフローサイトメトリーによる測定ばらつきの直接評価 Serial flow cytometry in an inertial focusing optofluidic microchip for direct assessment of measurement variations

Matthew DiSalvo,  Paul N. Patrone, Anthony J. Kearsley   and  Gregory A. Cooksey

Lab on a Chip  Published:20 Jul 2022

DOI:https://doi.org/10.1039/D1LC01169C

細胞計測に圧倒的な信頼性をもたらす新しいデバイスデザイン(New Device Design Brings Unparalleled Confidence to Cell Measurements)

Abstract

Flow cytometry is an invaluable technology in biomedical research, but confidence in single-cell measurements remains limited due to a lack of appropriate techniques for uncertainty quantification (UQ). It is particularly challenging to evaluate the potential for different instrumentation designs or operating parameters to influence the measurement physics in ways that change measurement repeatability. Here, we report a direct experimental approach to UQ using a serial flow cytometer that measured each particle more than once along a flow path. The instrument was automated for real-time characterization of measurement precision and operated with particle velocities exceeding 1 m s-1, throughputs above 100 s-1, and analysis yields better than 99.9%. These achievements were enabled by a novel hybrid inertial and hydrodynamic particle focuser to tightly control particle positions and velocities. The cytometer identified ideal flow conditions with fluorescence area measurement precision on the order of 1% and characterized tradeoffs between precision, throughput, and analysis yield. The serial cytometer is anticipated to improve single-cell measurements through estimation (and subsequent control) of uncertainty contributions from various other instrument parameters leading to overall improvements in the ability to better classify sample composition and to find rare events.

医療・健康
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