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带你认识流式细胞术PART 1

更新时间:2025-11-18

浏览次数:170

一、流式检测的原理

•特定波长的激光束照射到液流内的细胞,产生的光信号被多个接收器接收,通过计算机分析软件量化这些信号。
•根据接收到信号的强弱波动来反映出每个细胞的物理化学特征。

二、流式细胞术光信号

•这些光信号大体可以分为两类:一类是散射光信号,另一类是荧光信号;
其中散射光信号又分成2类:
•一类是在激光直线方向上接受到的散射光信号(前向角散射FSC,forward scatter表示细胞大小
•另一类是垂直方向上接收到的散射光信号(侧向角散射SSC,side scatter表示细胞内复杂程度)。

三、流式细胞术三要素

  • 流式细胞术是在流式细胞仪上操作的,根据其功能不同可以分为分析型流式细胞仪分选型流式细胞仪,后者不仅可以分析还能分选纯化目标细胞

  • 流式细胞术以光信号为基础定量检测细胞物理化学特征,样品细胞只有标记荧光染料或者荧光素偶联抗体进而被特定波长的激光照射后才能发射特定波长的荧光信号,否则只能分析散射光得到FSC及SSC值

  • 流式细胞术检测对象是细胞(呈独立状态悬浮于液体中),必须先用各种方法将脏器或组织制备成单细胞悬液,然后标记上荧光素偶联抗体,才能被流式细胞仪检测

四、分析型流式细胞仪

  • 只能用于流式分析,细胞样品经流式细胞仪的液流系统被仪器分析后最终进入废液桶,不能回收利用

  • 一定波长的激光束直接照射到高压驱动的液流内的细胞,产生的光信号被多个接收器接收。液流中悬浮的细胞能使激光束发生散射,而细胞上结合的荧光素被激光激发后能够发射波长高于激发光的荧光,从而根据接收到信号的强弱反映出细胞的理化性质。

  • 分析型流式细胞仪主要由3个系统组成,包括液流系统、光路系统和检测分析系统

液流系统

流式细胞仪的液流系统由两套紧密联系而又相互独立的液流组成,即鞘液流和样品流

鞘液流

  • 鞘液流从鞘液桶开始,流经专门的管道进入喷嘴,经喷嘴的小孔形成稳定的可见液流。在没有样品流时(未上样),可见液流都是鞘液流(管路自我清洗),最后可见液流通过废液收集孔经废液管道流入废液桶。

  • 鞘液(sheath)有专门的配方,各流式细胞仪制造公司都会提供专门的鞘液,最基本的特征是等渗,保证处于鞘液中的细胞不会因低渗或高渗而死亡。一般分析型流式细胞仪可用双蒸水代替产品化的专门鞘液。

样品流

样品流是上样分析时含有样品细胞的液体流,样品流开始于样品管,经过特定的吸取管道进入喷嘴,然后与鞘液一起从喷嘴口射出形成可见液流,最后经废液孔进入废液桶。

可见液流

上样分析时鞘液流和样品流的混合液流,虽相互接触但没有混合在一起,而是形成层流。样品流在中间,鞘液流在外围,两者所受压力也不同。一般情况下,样品流压力要高于鞘液流(有利于层流的维持,从而保证可见液流的稳定,保证待分析的细胞一直处于中央的样品流内)。

喷嘴

也称流动室,主要功能是形成非常细的可见液流,使细胞以单个串状形式排列与可见液流中,从而让激光依次照射每个细胞,精确分析所有细胞数据。
喷嘴孔径非常小,根据样品细胞大小不同具有不同规格,一般使用的是70μm的喷嘴。

光路系统

光路系统由一系列激光器、透镜、滤光片和小孔组成,根据波长不同分离各种光信号,其中滤光片最为重要。

滤光片

根据功能可以分为长通滤片、短通滤片(初筛)和带通滤片三种。

激光器

是流式细胞仪的必需组成原件,不同波长的激光可激发不同的光信号。激光器分类方法很多,分类方法是根据其发射的激光波长来分。
激光器常用信号/通道分配
488nm蓝激光器FSC、SSC、FITC、PE-TxRed、PE-Cy5、PE-Cy7
635nm红激光器APC、APC-Cy7
405nm紫激光器Cascede Yellow、Cascede Blue/Pafifc Blue
355nm紫外激光器Hoechst/DAPI、PI
532nm绿激光器PE、PE-Cy5
560nm黄激光器610nm橙激光器Red Fluorescent Protein、Katusha等荧光素

光信号筛选过程

  • 目前用于流式细胞术的荧光素种类非常多,只有少数几种荧光素发射波长会重合(补偿),大部分荧光素发射波范围都不相同。

  • 不同波长的激光器是在可见液流的不同点照射细胞然后激发荧光信号的,因此仪器也是在不同位置接收的。

  • 所以,不同激光器激发的荧光信号进入各自不同的分离系统,相互之间不会干扰。反之,同种激光器激发的不同荧光信号相互之间就会存在干扰。

分析系统

光电倍增管

通过滤光片根据波长的不同分离的光信号进入各自的通道,其实就是进入各自的光电倍增管。光电倍增管有以下两个功能:
  • 将光信号转变为电子信号:流式细胞仪依靠计算机处理分析数据,而计算机处理的信号必须是电子信号;

  • 放大信号:流式细胞仪分析处理信息是以单个细胞为单位的,单个细胞的光信号均较弱。

通道

通道与光电倍增管紧密联系,可以说流式细胞仪上有多少个光电倍增管就有多少个通道。通道可以分为散射光通道(FSC、SSC)和荧光通道。

通道接收信号形式

光信号经光电倍增管转变为电子信号时是以电子脉冲和电子波的形式被计算机系统接收和分析的。电子波之间比较大小主要有三种方式,即电子波的长度H(height)、宽度W(width)和面积A(area)。一般来说,这三个参数中的任何一个都足以间接的反映电子波的大小,从而反映其代表的光信号的大小。
但相比较而言,用参数A代表电子波的大小要比其他更加准确。在实际流式检测中,操作者能够发现在通道名称后面还有一个字母,比如“FSC-A",这就表示用电子脉冲的面积来表示其大小,当然也有 “FSC-H"或“FSC-W"。在某些特殊情况中,需要利用长度及宽度来满足一些特殊需求,如去除细胞黏连体等。

计算机分析系统

流式细胞仪检测分析系统另一个重要组成部分就是计算机分析系统,计算机分析系统通过特定的软件实时反映收集到的信息,并且控制流式细胞仪的工作。不同品牌不同型号的流式细胞仪也用不同的软件来操作与分析,虽然软件千差万别,但是基本内容是相似的。如:BD Accuri、FlowJo等。

群体信息

流式细胞术关注的是细胞的群体信息,如有多少比例的细胞表达某抗原分子或者合成某重要的细胞因子等,而并非关注其中某一个细胞的特性。所以,流式细胞术得到的经常是一个比例值(如阳性比例),或者平均荧光强度等群体信息。

Logicle数据形式

称为双向指数数据形式,是将检测到的荧光信号值减去非特异性荧光信号值,然后以对数形式显示,有利于验证荧光通道之间的补偿是否调节得当;
补偿调节得当时,阴性细胞群的平均荧光值为零,细胞平均分布于零值线的两侧,基本呈对称分布;
如果阴性细胞多数位于零值线以上,说明补偿调节不够;
相反如果阴性细胞多数位于零值线以下,说明补偿调节过度。


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