フローサイトメトリー

フローサイトメトリーとは？

フローサイトメトリーでは、レーザを用いることで、さまざまな種類の細胞やその他の生物学的粒子を計数または選別することができます。医師から血算を受ける際には、フローサイトメトリーで解析が行われます。また、研究、医薬品、畜産でも使用されています。

フローサイトメトリーの仕組み

フローサイトメトリーは、細胞やスペルマなどの小さい生物学的存在を、光学的に測定可能な特性に従って非破壊的に分析（計数）または選別するために広く用いられています。この方法では、多くの場合、流体力学的集束と呼ばれるフロー法を用いて、細胞を一列に並べてフローセル内を通過させます。 

いわゆる相互作用領域では、1本または複数本の集光レーザビームが細胞に照射されます。（下図参照）。得られた散乱光と（ストークスシフトされた）蛍光は光学系によって収集され、フィルターで別々の波長帯に分離されます。その後、各バンドの光量を光検出器で測定します。 

フローサイトメトリーによる細胞の測定方法

研究室や臨床検査室での血球分析応用では、細胞はまず、いくつかの蛍光標識（蛍光色素）で処理されます。これらは、細胞の外側にある特定の抗原（通常はタンパク質）にのみ付着するように、抗体生物化学を使って設計されています。用途によっては、DNAなどの細胞内の内容物も何らかの方法で蛍光標識されることがあります。 

各標識細胞が相互作用領域を通過する際に、波長バンドの相対強度の分析を使用し、一般的には多変量パラメータ分析を用いることで、異なるパラメータの関数として集団を計数することができます。さらに、主要な角度での光散乱（前方角散乱と側方角散乱）を測定して、細胞の形状を決定することができます。

マルチパラメータフローサイトメトリー 

マルチパラメータフローサイトメトリーとは、数十種類の細胞パラメータを分析できる計数分析装置とプロトコルを指します。これには、複数のレーザ波長を用いる必要があります。 

従来のフローサイトメーターは、一般的に同じ4つのレーザ波長を使用しています。405 nm、488 nm、640 nm、オプションで561 nmを使用します。  しかし、より複雑なマルチパラメータ装置の中には、10種類ものレーザを使用するものもあります。これらの装置は、可視スペクトル以外のバンド幅を広げるために1つ以上の紫外線波長を備えることが増えており、その結果、パラメータの総数が増えています。これらの装置の中には、100個以上の別々の光検出器を内蔵できるものもあります。

多波長レーザエンジン

従来の機器やマルチパラメータフローサイトメーター機器のメーカーは、複数のレーザ、フォーカス光学系、制御エレクトロニクスをコンパクトな密閉型パッケージに統合した多波長レーザエンジンへの依存度を高めています。これにより、機器の組み立てやアライメント作業が簡素化され、信頼性が向上し、サービス間隔が長くなります。 

蛍光活性化セルソーター（FACS）

腫瘍学、免疫学、治療薬開発などの一部の研究用途では、フローサイトメトリーで細胞を選別することもできます。蛍光活性化セルソーター（FACS）では、フローが相互作用領域の前にノズルを通過することで、各細胞が微小な液滴に保持され、ノズルからわずかな静電荷を受け取ります。その後、静電プレート電極を起動させて電界を作り、機器のコンピュータに登録された細胞の種類に応じて、帯電した液滴を捕集管に偏向させます。

フローサイトメトリーによるソーティングは、畜産業や養魚業でも行われています。畜産業では、牛のスペルマは雌雄鑑別されています。乳牛では雌のスペルマが、肉牛では雄のスペルマがそれぞれ優先される傾向があります。この場合、「間違った」性別のスペルマを別のレーザ光線で破壊しています。遺伝子組み換え魚の養殖では、卵を選別して不妊の成魚だけを育て、逃げ出した魚により在来魚の遺伝子プールが汚染されるリスクを排除することができます。
 

フローサイトメトリー：細胞試験の合理化 

フローサイトメトリーは、一般的な血液検査、細胞研究、畜産に日々使用されています。フローサイトメトリーにおけるレーザと蛍光の使用は、医師や科学者が細胞を分析する方法に革命をもたらしました。フローサイトメトリー以前は、科学者や医師には顕微鏡と様々な化学的検査プロセスが必要でした。細胞のカウントは通常手作業で行われ、面倒で時間がかかり、ミスが起こりやすいプロセスでした。フローサイトメトリーによって細胞検査が合理化され、医師や科学者はより多くの検査を実施し、より多くのデータを短時間で収集できるようになりました。