Bestimmung der Säugetier-Zellzahlen, Größe der Zellen und Zell Gesundheit Mit dem Moxi Z Mini Automated Cell Counter
Summary
Das Moxi Z Miniatur automatisierte Zelle Zähler ist ein neuartiges Instrument, das die Coulter-Prinzip kombiniert mit der patentierten Dünnschicht-Sensor-Technologie und einer proprietären Software-Algorithmus, um Sizing durchführen und das Zählen von einem breiten Größenbereich der Partikel sowie auf die allgemeine Gesundheit der monodispersen bestimmen Säugerzellkulturen. Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung dieses Instruments zum Zählen und Überwachung des Gesundheitszustands der Zellkulturen.
Abstract
Particle and cell counting is used for a variety of applications including routine cell culture, hematological analysis, and industrial controls1-5. A critical breakthrough in cell/particle counting technologies was the development of the Coulter technique by Wallace Coulter over 50 years ago. The technique involves the application of an electric field across a micron-sized aperture and hydrodynamically focusing single particles through the aperture. The resulting occlusion of the aperture by the particles yields a measurable change in electric impedance that can be directly and precisely correlated to cell size/volume. The recognition of the approach as the benchmark in cell/particle counting stems from the extraordinary precision and accuracy of its particle sizing and counts, particularly as compared to manual and imaging based technologies (accuracies on the order of 98% for Coulter counters versus 75-80% for manual and vision-based systems). This can be attributed to the fact that, unlike imaging-based approaches to cell counting, the Coulter Technique makes a true three-dimensional (3-D) measurement of cells/particles which dramatically reduces count interference from debris and clustering by calculating precise volumetric information about the cells/particles. Overall this provides a means for enumerating and sizing cells in a more accurate, less tedious, less time-consuming, and less subjective means than other counting techniques6.
Despite the prominence of the Coulter technique in cell counting, its widespread use in routine biological studies has been prohibitive due to the cost and size of traditional instruments. Although a less expensive Coulter-based instrument has been produced, it has limitations as compared to its more expensive counterparts in the correction for “coincidence events” in which two or more cells pass through the aperture and are measured simultaneously. Another limitation with existing Coulter technologies is the lack of metrics on the overall health of cell samples. Consequently, additional techniques must often be used in conjunction with Coulter counting to assess cell viability. This extends experimental setup time and cost since the traditional methods of viability assessment require cell staining and/or use of expensive and cumbersome equipment such as a flow cytometer.
The Moxi Z mini automated cell counter, described here, is an ultra-small benchtop instrument that combines the accuracy of the Coulter Principle with a thin-film sensor technology to enable precise sizing and counting of particles ranging from 3-25 microns, depending on the cell counting cassette used. The M type cassette can be used to count particles from with average diameters of 4 – 25 microns (dynamic range 2 – 34 microns), and the Type S cassette can be used to count particles with and average diameter of 3 – 20 microns (dynamic range 2 – 26 microns). Since the system uses a volumetric measurement method, the 4-25 microns corresponds to a cell volume range of 34 – 8,180 fL and the 3 – 20 microns corresponds to a cell volume range of 14 – 4200 fL, which is relevant when non-spherical particles are being measured. To perform mammalian cell counts using the Moxi Z, the cells to be counted are first diluted with ORFLO or similar diluent. A cell counting cassette is inserted into the instrument, and the sample is loaded into the port of the cassette. Thousands of cells are pulled, single-file through a “Cell Sensing Zone” (CSZ) in the thin-film membrane over 8-15 seconds. Following the run, the instrument uses proprietary curve-fitting in conjunction with a proprietary software algorithm to provide coincidence event correction along with an assessment of overall culture health by determining the ratio of the number of cells in the population of interest to the total number of particles. The total particle counts include shrunken and broken down dead cells, as well as other debris and contaminants. The results are presented in histogram format with an automatic curve fit, with gates that can be adjusted manually as needed.
Ultimately, the Moxi Z enables counting with a precision and accuracy comparable to a Coulter Z2, the current gold standard, while providing additional culture health information. Furthermore it achieves these results in less time, with a smaller footprint, with significantly easier operation and maintenance, and at a fraction of the cost of comparable technologies.
Protocol
Discussion
Die zugrunde liegende Implementierung der Coulter-Ansatz kann extrem deterministische der Genauigkeit der Messungen. Ein kritischer Bereich ist die Korrektur der Roh-Zellzahlen für "Zufall Ereignisse" wo zwei oder mehrere Zellen gleichzeitig passieren durch die Öffnung und werden als ein einziges elektrisches Ereignis gemessen. "Der Zufall Ereignisse" dazu beitragen, Fehler, die auf einer Reihe von Faktoren wie Größe der Zellen und Grad der Clusterbildung (Davis et al 1967) 6 variiert. Als ein Ergebnis kann die erforderliche Korrektur für zufällig jeder gegebenen Probe nicht vorhergesagt werden, variiert stark zwischen den Zellen / Partikel-Typen und sogar zwischen verschiedenen Kulturen identische Zelltypen. Etablierte Theorie, erste Veröffentlichung von Coulter verankert, beinhaltet das Aufbringen einer logarithmischen Anpassung der rohen setzt auf der Anzahl der Ereignisse beobachtet und einer empirisch bestimmten, Partikel-Korrekturfaktor, Z. Während die genaue Zählungen kann richtig mit t erreicht werdenseine Korrektur Algorithmus wird in der praktischen Anwendbarkeit aufgrund der großen Variationen in z-Werte zwischen verschiedenen Zelltypen und der damit verbundenen Schwierigkeit genaue Vorhersage der Wert begrenzt. Hier, mit dem "echten" Zellzahl von der Moxi Z Kurvenanpassung in Verbindung mit dem Zusammentreffen Korrekturalgorithmus identifiziert, die Moxi Z dynamisch korrigiert Zufall auf die tatsächliche Konzentration zu erreichen. Wenn auf Ergebnisse, die mit High-End-Coulter Z2 verglichen produzierte das Moxi Z vergleichbar zählt in einem Konzentrationsbereich von 0 – 500.000 Zellen / ml (Typ M-Kassette) und 3.000, – 2-2.5e 6 Zellen / ml (Typ S-Kassette) . Darüber hinaus erzielt die Moxi Z diese Zahl mit einer Genauigkeit ähnlich niedrige Variationskoeffizienten zählt und in einer Präzision im Partikelmessung, die charakteristisch für den Goldstandard, Coulter-Technik in Zellzählung ist.
Darüber hinaus deuten die hier präsentierten Daten, dass die Moxi Z können wertvolle Informationen liefernin Bezug auf die allgemeine Gesundheit der Zellkulturen. Das Moxi Z nutzt die Kurvenanpassung Ansatz mit einer proprietären Software-Algorithmus, um diese Kultur des Gesundheitszustandes festzustellen. Morphologische Veränderungen mit dem Zelltod assoziiert, wie blebbing, auseinander zu brechen, und die Volumenproduktivität Verzerrungen (Kataoka und Tsuruo 1996 Liegler et al 1995, Sheridan et al 1981) 12-14, machen es möglich, die Moxi-Z zu impedimetrischen Unterschiede zwischen unterscheiden leben Populationen und tote Zelle / Schutt Populationen. Die MVI wird durch die Analyse der Kultur / Partikelgrößenverteilung auf die relativen Beiträge der Partikel-Ablagerungen, abgestorbene Zellen geschrumpft, und die Kurve ausgestattete Zellpopulation von Interesse zu identifizieren generiert. Der MVI-Wert spiegelt damit eine Bevölkerung Index oder ratiometrisch Maßnahme der monodispersen Population zählt in Bezug auf das gesamte Teilchen Bevölkerung Profil. Dieser Wert ist dann algorithmisch-based angepasst Bevölkerungsstatistik und empirische Beobachtungen. Because der MVI schaut auf andere Parameter als traditionelle Ansätze Färbung, ist nicht zu erwarten, diese Techniken zu spiegeln, sondern bietet eine wertvolle Alternative Blick in die Gesundheit einer Zellkultur, insbesondere im Hinblick auf den Trümmern und mikrobiellen Verunreinigungen.
Zusammenfassend ist die Moxi-Z Zellzahl-Messgerät ein ultra kleines Tischgerät, das eine präzise und reproduzierbare Tests von Zellzahl, Zellgröße und Gesundheit Zelle mit dem Coulter-Prinzip und Kurvenanpassung Software-Algorithmen mit einer patentierten Dünnschicht-Sensor-Technologie kombiniert wird, liefert . Mit dem Typ M-Kassette ist in der Lage Zählen von Partikeln im Bereich von 4 bis 25 Mikrometer im Durchmesser (dynamischer Bereich von 2 – 34 Mikrometer), in 8 Sekunden. Mit dem Typ S-Kassette ist in der Lage Zählen von Partikeln im Bereich von 3 bis 20 Mikrometer im Durchmesser (dynamischer Bereich von 2 – 26 Mikrometer), in 15 Sekunden. Außerdem führt die Moxi-Z Gesundheitszustandes ohne die Verwendung von Reagenzien. Es ist viel weniger Arbeit intensive und subjektiver als manuelles Zählen. Im Vergleich zu Standard-Coulter-Zählung, die Moxi schneller ist, deutlich kleiner, bietet mehr Informationen, benötigt deutlich weniger Wartung ist einfacher zu bedienen, und ist ein Bruchteil der Kosten.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue 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 |
References
- Fernyhough, M. E., Helterline, D. L., Vierck, J. L., Hill, R. A., Dodson, M. V. Coulter counter use in the enumeration of muscle and fat stem cells. Methods. Cell. Sci. 25, 221-225 (2003).
- Blades, A. N., Flavell, H. C. Observations on the use of the Coulter model D electronic cell counter in clinical haematology. J. Clin. Pathol. 16, 158-163 (1963).
- Morris, T. M. Particle Size Analysis of Beer Solids using a Coulter Counter. J. Inst. Brew. 90, 162-166 (1984).
- Marth, E. H. Electronic Somatic Cell Counting Procedure. Standard Methods for the Examination of Dairy Products. , 134-140 (1978).
- Parks, L. R., Jurbergs, K. A. Number and size distribution of particles in cellulosic solutions. J. Appl. Polym. Sci. 11, 193-199 (1960).
- Davis, R. E., Green, R. E. Automatic platelet counting with the Couler particle counter. J. Clin. Pathol. 20, 777-779 (1967).
- Dittami, G. D., Rabbitt, R. D. Electrically evoking and electrochemically resolving quantal release on a microchip. Lab on a Chip. 10, 30-35 (2010).
- Nahreini, P., Hanson, A., Prasad, K. High-yield production of recombinant antibody fragments in HEK-293 cells using sodium butyrate. BioTechiques. 34, 968-972 (2003).
- Escuyer, V., Collier, R. J. Anthrax Protective Antigen Interacts with a Specific Receptor on the surface of CHO-K1 Cells. Infection and Immunity. 59, 3381-3386 (1991).
- Isaacs, R. D. Borrelia bugdorferi bind to epithelial cell proteoglycans. J. Clin. Invest. 93, 809-819 (1994).
- Saito, Y., Takahashi, K. Characterization of selenoprotein P as a selenium supply protein. Eur. J. Biochem. 269, 5746-5751 (2002).
- Kataoka, S., Tsuruo, T. Physician Education: Apoptosis. Oncologist. 1, 399-401 (1996).
- Liegler, T. J., Hyun, W., Yen, T. S., Stites, D. P. Detection and quantification of live, apoptotic, and necrotic human peripheral lymphocytes by single-laser flow cytometry. Clin. Diagn. Lab Immunol. 2, 369-376 (1995).
- Sheridan, J. W., Bishop, C. J., Simmons, R. J. Biophysical and morphological correlates of kinetic change and death in a starved human melanoma cell line. J. Cell. Sci. 49, 119-137 (1981).
- Dittami, G. M., Rabbitt, R. D., Ayliffe, H. E. ORFLO Moxi Z: Revolutionizing electronic cell count accuracy and cell viability estimates through curve fitting. Life Science Magazine, VWR International. , (2011).
