من جهاز قياس خلايا الدم إلى رقائق بدون عدسات: ما الذي تطور خلال 150 عاماً من حساب الخلايا؟
في مختبرات علوم الحياة، غالبًا ما يتكشف مشهد مألوف: أمام المجهر، يضع الباحث قطرة من تعليق الخلية على مقياس الكريات الدموية، ويراقب بعناية شبكة تلو الأخرى، ويسجل الأرقام، ويحسب تركيز الخلية. لقد كان هذا روتينًا يوميًا قياسيًا لعدد لا يحصى من العاملين في المختبر.
في حين أن الأمر يبدو وكأنه مجرد "عد الخلايا"، إلا أنه يملي قرارات حاسمة في زراعة الخلايا، واكتشاف الأدوية، والعلاج بالخلايا.
اليوم، دعونا نتتبع الجدول الزمني التاريخي لاستكشاف كيفية تطور عد الخلايا خطوة بخطوة من "خطوط شبكة العد" إلى "تقنية الرقائق الخالية من العدسات".
يعود تاريخ تطوير التكنولوجيا الحديثة لحساب الخلايا إلى القرن التاسع عشر.
اخترع العالم الفرنسي لويس تشارلز مالاسيز مقياس الكريات الدموية، الذي يجمع بين المراقبة المجهرية ومقياس الشبكة الموحد. مكّن هذا الابتكار الباحثين من حساب الخلايا ضمن حجم ثابت وحساب تركيز العينة من خلال القياس التناسبي.
ونظرًا لأنها كانت واضحة وبديهية ومنخفضة التكلفة، فقد ظلت هذه الطريقة مستخدمة على نطاق واسع لمدة قرن تقريبًا.
(عدادة الكريات)
ومع تعميق أبحاث علوم الحياة، أصبحت القيود المتأصلة في العد اليدوي واضحة بشكل متزايد:
الاعتماد الكبير على خبرة المشغل:تختلف الأحكام المتعلقة بحدود الخلايا، وتكتل الخلايا، والحطام، والخلايا غير الطبيعية بشكل كبير بين الأفراد المختلفين.
مجال الرؤية المحدود:عند التعامل مع العينات الموزعة أو المجمعة أو غير المتجانسة بشكل غير متساو، فإن الاعتماد على عدد قليل من المجالات المجهرية غالبًا ما يفشل في تمثيل الحالة العامة للعينة بدقة.
وفي منتصف القرن العشرين، ظهر ظهورمبدأ كولترغيرت بشكل جذري كيفية حساب الخلايا.
تستخدم هذه التقنية التغير في المقاومة الكهربائية المتولدة عندما تمر الخلايا عبر فتحة صغيرة:
(مبدأ عمل عداد كولتر)
بالمقارنة مع العد اليدوي، توفر المعاوقة الكهربائية سرعات كشف أسرع بكثير وأتمتة أعلى، مما يتيح التحليل المستمر لأحجام العينات الكبيرة.
وبالتالي، فقد اكتسب تطبيقًا واسع النطاق في تحليل الدم، وزراعة الخلايا، ومراقبة العمليات الحيوية الصناعية.
ومع ذلك، فإن الكشف القائم على المعاوقة يحمل بعض القيود: لأنه يعتمد في المقام الأول على حجم الخلية والخواص الكهربائية، فإن قدرته على التقاط معلومات مفصلة عن مورفولوجيا الخلية، والتعديلات الهيكلية، والصفات المظهرية المعقدة تظل مقيدة.
في السنوات الأخيرة، أدى التقدم السريع في الذكاء الاصطناعي - وخاصة التعلم العميق - إلى فتح إمكانيات جديدة لتحليل الصور الخلوية.
ومن خلال التدريب على مجموعات البيانات الضخمة، يمكن لنماذج الذكاء الاصطناعي أن تتعلم الميزات الخلوية المعقدة وتعزيز قدرات التعرف في العينات الصعبة، ونقل تحليل الخلايا من "العد" البسيط إلى "الفهم" الأعمق.
ومع ذلك، حتى مع الخوارزميات المحسنة باستمرار، يظل التصوير البصري نفسه عاملاً أساسيًا يقيد الأداء التحليلي.
في سيناريوهات تحليل الخلايا عالية الإنتاجية، لا تزال الأنظمة البصرية التقليدية تواجه تحديات أساسية:
كيف يمكن الحفاظ على دقة كافية مع ملاحظة مناطق عينة أكبر؟
كيفية تقليل القيود المادية التي تفرضها المسارات البصرية المعقدة أثناء التحليل السريع لمجموعات كبيرة من الخلايا؟
تقنية التصوير بدون عدسةظهرت هذه الخلايا لتلبية هذه المتطلبات الدقيقة، وهي الاستغناء عن العدسات التقليدية والسماح للخلايا بعرض الصور مباشرة.
(مبدأ التصوير بدون عدسة)
تشمل المزايا الرئيسية لهذا النهج التكنولوجي ما يلي:
تحقيق مجال تصوير فعال أكبر بكثير؛
القضاء على المكونات البصرية المعقدة.
تعزيز استقرار النظام بشكل عام؛
توفير ملاءمة مثالية لتطبيقات التحليل الآلية وعالية الإنتاجية.
مدفوعًا بالطلب المتزايد على كفاءة تحليل الخلايا الأعلى وجودة البيانات الفائقة،JLM-لايفتكقامت بدمج تقنية التصوير بدون عدسة مع الذكاء الاصطناعي لإطلاقعداد الخلايا والمحلل الصرفي من سلسلة BC1600.
باستخدام تقنية نقل الشحن الرأسي (VPS)، تقوم سلسلة BC1600 بإجراء تصوير مباشر للعينة عبر شريحة شبه موصلة متخصصة، وربطها بخوارزميات ذكية لتحديد الخلية وتحليلها بشكل شامل.
بالإضافة إلى مجرد "عد الخلايا"، توفر سلسلة BC1600 رؤى عميقة حول الصحة والخصائص الخلوية بشكل عام.
وفي التطبيقات العملية يمكن استخدام النظام من أجل:
عد الخلايا
حساب كونفلنسي لثقافات الخلايا الملتصقة
تحليل مورفولوجية الخلية
الرسوم البيانية الإحصائية متعددة المعلمات وإعداد التقارير على أساس مورفولوجيا الخلية
ديناميات نمو الخلايا ودراسات التتبع
...
توفر سلسلة BC1600 تصفية خلايا متعددة المعلمات، مما يسمح للمستخدمين بتحليل مجموعات معينة من الخلايا محل الاهتمام بشكل انتقائي لإجراء بحث أعمق.
بالنسبة للمستحضرات الصيدلانية الحيوية وزراعة الخلايا والبحث العلمي ومراقبة الجودة، توفر سلسلة BC1600 الحصول على بيانات موحدة وأكثر استقرارًا - مما يقلل من التباين البشري ويعزز إمكانية التكاثر التجريبي.
وفي الوقت نفسه، تعمل خوارزميات الذكاء الاصطناعي المدمجة على أتمتة سير العمل لتقليل تعقيد العمليات، مما يسمح للباحثين بالتركيز على التصميم التجريبي والاكتشاف العلمي.
على سبيل المثال، إذا كان المستخدم مهتمًا بتحليل منطقة الخلايا السرطانية، فيمكنه الاستفادة منميزة الذكاء الاصطناعي المخصصة التي يدربها المستخدملتدريب خوارزمية مصممة خصيصًا لحساب مساحة سطح الخلية.
(حساب مساحة الخلية المدربة ذاتيًا للمستخدم)
تأتي سلسلة BC1600 في نموذجين: الإصدار القياسي عالي الإنتاجية (BC1600 السيارات) والنسخة المحمولة (BC1600 لايت)، لتلبية احتياجات بيئات متنوعة بدءًا من مختبرات الأبحاث عالية الإنتاجية وحتى الاختبارات الميدانية/نقاط الرعاية.
دقة:600 مليون بكسل (600 ميجابكسل)
قنوات الكشف:2 – 4 قنوات
نطاق حجم الجسيمات:1 ميكرومتر - 65 ميكرومتر
نطاق التركيز: 1 ×10^4 -1×10^8 خلايا/مل
سمات:أخذ العينات الآلي، التصوير الآلي، تلطيخ الآلي، الغسيل الآلي
دقة:100 مليون بكسل (100 ميجابكسل)
قنوات الكشف:1 قناة
نطاق حجم الجسيمات:1 ميكرومتر - 65 ميكرومتر
نطاق التركيز: 1 ×10^4 -1×10^8 خلايا/مل
سمات:أخذ العينات الآلي، التصوير الآلي، الغسيل الآلي
