Кіріспе
Микробиологиядағы параметр адам гематопоэтикалық жасушасы. Микробиологияда колония құраушы бірлік (CFU, cfu немесе Cfu) – сынамадағы микробтық жасушалардың (бактериялар, саңырауқұлақтар, вирустар және т.б.) тірі және бақыланатын жағдайларда екіге бөліну арқылы көбейе алатын жасушаларының санын бағалайтын өлшем бірлігі. Колония құраушы бірліктерді санау үшін микробтарды өсіру қажет, бұл тек тірі жасушаларды ғана есепке алады. Бұл, тірі немесе өлген барлық жасушаларды санауға мүмкіндік беретін микроскоптық қарастырудан өзгеше. Жасуша мәдениетінде колонияның көрінуі айқын өсуді қажет етеді, ал колонияларды санағанда, колония бір жасушадан немесе жасушалар тобынан пайда болғаны белгісіз. Қолда бар нәтижелерді колония құраушы бірліктер түрінде беру осы белгісіздікті көрсетеді.
the human hematopoietic cell
In microbiology, colony forming unit (CFU, cfu or Cfu) is a unit which estimates the number of microbial cells (bacteria, fungi, viruses etc.) in a sample that are viable, able to multiply via binary fission under the controlled conditions. Counting with colony forming units requires culturing the microbes and counts only viable cells, in contrast with microscopic examination which counts all cells, living or dead. The visual appearance of a colony in a cell culture requires significant growth, and when counting colonies, it is uncertain if the colony arose from one cell or a group of cells. Expressing results as colony forming units reflects this uncertainty.
Теория
Пластинкаларды санаудың мақсаты – белгілі бір қоректік орта, температура және уақыт жағдайларында клеткалардың колония құру қабілетіне негізделген клеткалар санын бағалау. Теориялық тұрғыдан алғанда, бір тірі клетка көбейіп, колонияны құра алады. Дегенмен, табиғатта жалғыз клеткалар сирек кездеседі, ал колонияның бастауы, көбінесе, бірге шоғырланған клеткалардың жиынтығы болады. Сонымен қатар, көптеген бактериялар тізбектей (мысалы, Streptococcus) немесе топтамалар түзеп (мысалы, Staphylococcus) өседі. Осы себептерге байланысты, микробтар санын CFU арқылы бағалау, көбінесе, сынамадағы тірі клеткалардың нақты санын кем көрсетеді. Өйткені, CFU есебінде әр колония жеке және бір ғана тірі микробтық клеткадан пайда болған деп есептеледі. Е. coli үшін стандартты Петри ыдысындағы пластинкадағы клеткалар саны 30-дан 300 CFU аралығында болса, нәтижелер сызықтық болады. Сондықтан, сынамадан осы диапазондағы CFU алу үшін, оны сұйыту және бірнеше сұйылтылған сынамаларды пластинкаға жағу қажет. Әдетте, он есе сұйылту қолданылады, ал сұйылту сериясі таңдалған сұйылту диапазонында 2 немесе 3 рет қайталанады. Көбінесе 100 мкл пластинкаға жағылады, бірақ 1 мл-ге дейін үлкен көлемдер де қолданылуы мүмкін. Пластинкаға жағылған көлемнің артуы кептіру уақытын ұзартады, бірақ көбінесе дәлдікті арттырмайды, себебі қосымша сұйылту қадамдары қажет болуы мүмкін. Сызықтық диапазондағы пластинкадан CFU/пластинка саны оқылады, содан кейін бастапқы сынамадағы CFU/г (немесе CFU/мл) математикалық есептеулер арқылы анықталады, онда пластинкаға жағылған мөлшері мен сұйылту коэффициенті ескеріледі. Бұл әдістің артықшылығы – әртүрлі микробтық түрлер микроскоппен және макроскоппен қарағанда бір-бірінен айқын ерекшеленетін колонияларды құруы мүмкін. Колонияның морфологиясы микроорганизмді анықтауда маңызды рөл атқарады. Организмнің микроскопиялық құрылымын алдын ала білу, анықталған CFU/мл көрсеткішінің әр миллилитрдегі тірі клеткалар санымен қалай байланысты екенін жақсырақ түсінуге көмектеседі. Сұйылтуды жүргізу алдында сынаманы араластыру арқылы кейбір жағдайларда CFU-ға шаққандағы клеткалар санын азайтуға болады. Алайда, көптеген микроорганизмдер нәзік болып келеді және араластыру кезінде тірі клеткалардың үлесі азаюы мүмкін.
Журнал жазуы
Колония құрайтын бірліктердің концентрациясы логарифмдік түрінде көрсетілуі мүмкін, мұнда көрсетілген мән концентрацияның 10-дық логарифмі болып табылады. Бұл дезинфекция процесінің логарифмдік азайтуын қарапайым азайту арқылы есептеуге мүмкіндік береді.
Колонияларды санау құралдары
Колонияларды санау дәстүрлі түрде қалам мен шерту санағышын қолдана отырып қолмен жасалады. Бұл әдетте жеңіл міндет, бірақ көптеген табақшаларды санау қажет болғанда еңбектеп, көп уақытты алуы мүмкін. Балама ретінде, жартылай автоматты (бағдарламалық қамтамасыз ету) және автоматты (аппараттық + бағдарламалық қамтамасыз ету) шешімдерді пайдалануға болады.
КФБ санау үшін бағдарламалық қамтамасыз ету
Колонияларды бағдарламалық құралдарды пайдалану арқылы тақталардың суреттерінен санауға болады. Эксперимент жүргізушілер әдетте санау қажетті әрбір тақтаның суретін түсіріп, содан кейін барлық суреттерді талдайды (мұны қарапайым цифрлік камерамен немесе веб-камерамен де жасауға болады). Бір суретті түсіруге 10 секундтан аз уақыт кететіндіктен, ал CFU-ды қолмен санауға бірнеше минут кеткендіктен, бұл тәсіл көбінесе көп уақытты үнемдейді. Сонымен қатар, бұл әдіс объективтірек және колониялардың мөлшері мен түсі сияқты басқа да айнымалыларды анықтауға мүмкіндік береді. OpenCFU – пайдаланушыға ыңғайлы, жылдам және сенімді болу үшін жасалған тегін және ашық кодты бағдарлама. Ол көптеген сүзгілер мен басқару құралдарын, сондай-ақ заманауи пайдаланушы интерфейсін ұсынады. OpenCFU C++ тілінде жазылған және бейнелерді талдау үшін OpenCV-ді пайдаланады. NICE – MATLAB тілінде жазылған бағдарлама, ол суреттерден колонияларды санаудың оңай жолын ұсынады. ImageJ және CellProfiler: Кейбір ImageJ макростары мен плагиндері және кейбір CellProfiler құбырлары колонияларды санау үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл көбінесе тиімді жұмыс ағынына қол жеткізу үшін пайдаланушыдан кодты өзгертуді талап етеді, бірақ пайдалы және икемді болуы мүмкін. Бір маңызды мәселе – арнайы GUI-дың болмауы, ол өңдеу алгоритмдерімен өзара әрекеттесуді қиын жасайды. Дәстүрлі үстел компьютерлеріне негізделген бағдарламалық қамтамасыздандырудан басқа, Android және iOS құрылғылары үшін жартылай автоматтандырылған және автоматтандырылған колонияларды санауға арналған қосымшалар бар. Интеграцияланған камера агар тақтасының суретін түсіреді, ал сурет деректерін өңдеу және колониялардың санын бағалау үшін ішкі немесе сыртқы алгоритм қолданылады.
Автоматтандырылған жүйелер
Автоматтандырылған жүйелердің көпшілігі адам қателігін болдырмау үшін қолданылады, себебі адамдардың жеке жасушаларды санау кезінде қолданатын зерттеу әдістерінің көпшілігінде қате болу мүмкіндігі жоғары. Зерттеушілер жасушаларды үнемі жарық көмегімен қолмен санағандықтан, бұл қатеге бейім әдіс жасушалардың саны аз болғанда негізгі сұйық ортадағы есептелген концентрацияға маңызды әсер ете алады. Кейбір биотехнологиялық өндірушілер толық автоматтандырылған жүйелерді де ұсынады. Олар көбінесе қымбатқа түседі және дербес бағдарламалық қамтамасыздай икемді емес, өйткені аппараттық және бағдарламалық қамтамасы белгілі бір конфигурация үшін бірігіп жұмыс істеуге арналған. Балама ретінде, кейбір автоматты жүйелер спиральді пластиналау қағидасын қолданады. MATLAB жүйелері сияқты кейбір автоматтандырылған жүйелер жасушаларды бояусыз санауға мүмкіндік береді. Бұл колонияларды микроорганизмдерді өлтіру қаупінсіз басқа эксперименттер үшін қайта пайдалануға болады. Дегенмен, мұндай автоматтандырылған жүйелердің бір кемшілігі – қанды агар табақшаларындағы шаң немесе сызаттар арасындағы микроорганизмдерді ажырату өте қиын, себебі шаң мен сызаттар пішін мен сыртқы түрінің алуан түрлі комбинацияларын құрауы мүмкін.
Балама бірліктер
Колония құрайтын бірліктердің орнына ең ықтимал сан (МПН) және модификацияланған Фишман бірліктері (МФБ) параметрлерін пайдалануға болады. Ең ықтимал сан әдісі тірі жасушаларды санайды және жасушалардың төмен концентрациясын анықтауға немесе бөлшектер табақ санауды қиындататын өнімдердегі микроорганизмдерді санауға пайдалы. Модификацияланған Фишман бірліктері тірі, бірақ өсірілмейтін бактерияларды ескереді.