Analisi per immagini e imaging di cellule vive
L'imaging e l'analisi di cellule vive consentono agli scienziati di studiare i movimenti cellulari in tempo reale per ottenere specifiche informazioni biologiche. Queste tecniche si distinguono da altre metodiche, come PCR, citometria a flusso, immunocitochimica e marcatura dei tessuti con anticorpi che forniscono l’analisi degli eventi cellulari limitatamente ad un determinato istante di tempo. I progressi tecnologici a carico di fotocamere, coloranti fluorescenti per cellule vive, proteine fluorescenti, compressione di video e microscopia time-lapse hanno migliorato la nostra capacità di visualizzare e analizzare in modo molto dettagliato e fedele le cellule vive, le loro interazioni intercellulari e i processi subcellulari.
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Sistemi di imaging di cellule vive
Per visualizzare le strutture complesse e il comportamento delle cellule si ricorre ad una varietà di tecniche diverse. Nelle analisi statiche, le cellule vengono fissate e colorate, il che comporta la morte della cellula e quindi la possibilità di cogliere solamente un determinato istante. Sebbene le tecniche statiche siano adatte per alcune applicazioni, non forniscono informazioni sulle attività cellulari. Gli approcci dinamici su cellule vive facilitano la visualizzazione della struttura, del comportamento o della composizione nelle cellule, senza ricorrere alla tradizionale colorazione. Queste tecniche sono ideali per applicazioni che richiedono di riprodurre le condizioni presenti in vivo, nonché per lo sviluppo di saggi predittivi per lo screening dei farmaci.
I sistemi di imaging su cellule vive utilizzano ottiche avanzate, controllo delle condizioni ambientali e reagenti che consentono lo studio a lungo termine di cellule di mammifero, batteri e lieviti. I sistemi di coltura e imaging che impiegano la microfluidica consentono un controllo preciso dei parametri del microambiente di coltura, come il flusso, la miscela di gas e la temperatura, limitando nel contempo lo stress fisico alle cellule. L'imaging e l'analisi di cellule vive sono indicati per una vasta gamma di applicazioni, incluse ipossia, migrazione cellulare, coltura cellulare 3D, dinamica del citoscheletro e traffico di proteine. I sistemi più avanzati automatizzano le condizioni di coltura, la somministrazione e la sospensione dei trattamenti e gli intervalli di imaging per creare immagini che possono essere presentate sia come immagini fisse che come video.
Reagenti per imaging di cellule vive
I terreni di coltura e i supplementi per l'imaging di cellule vive sono pensati per proteggere le cellule dai danni cellulari indotti dalla luce durante gli esperimenti time-lapse. Inoltre, questi reagenti sono formulati per avere bassa autofluorescenza e bleaching ridotto, il che migliora notevolmente la qualità delle immagini fluorescenti delle cellule.
È disponibile una varietà di coloranti per la colorazione di cellule vive per lo studio dei processi dinamici. I coloranti fluorescenti per l’analisi delle cellule vive consentono la colorazione selettiva di organelli specifici, come nucleo, mitocondri, lisosomi, reticolo endoplasmatico (ER) e apparato di Golgi, oltre che di membrana cellulare, citoplasma e proteine del citoscheletro, il tutto senza aumento della citotossicità. I coloranti per organelli risultano inoltre utili come contro-colorazione nell'imaging delle cellule vive negli studi funzionali.
I biosensori a base di GFP e RFP possono essere utilizzati per rilevare una proteina specifica e la sua localizzazione subcellulare in cellule vive mediante microscopia a fluorescenza o acquisizione di video time-lapse. I sistemi a base di vettori lentivirali rappresentano uno strumento molto utilizzato per introdurre geni e prodotti genici nelle cellule e offrono molti vantaggi rispetto alla trasfezione con metodi chimici. Oltre a consentire l’identificazione degli organelli, i coloranti permeabili per cellule vive vengono utilizzati per applicazioni come rilevamento dell'apoptosi, analisi di vitalità e stato di salute cellulare, ipossia, studi sulle specie reattive dell'ossigeno, imaging degli indicatori di calcio e esperimenti su cellule neurali o staminali.
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