⑴ 通過了解流式細胞術及儀器發展簡史你有哪些思政啟發
萬物既渺小又偉大。
流式細胞術是一種生物學技術,用於對懸浮於流體中的微小顆粒進行計數和分選。這種技術可以用來對流過光學或電子檢測器的一個個細胞進行連續的多種參數分析。 流式細胞術(Flow CytoMetry,FCM)是對懸液中的單細胞或其他生物粒子,通過檢測標記的熒光信號,實現高速、逐一的細胞定量分析和分選的技術。隨著流式細胞術的發展,出現了多種型號的流式分析儀、分選儀,同時隨著配備的激光器的不斷升級,有些流式分析儀可進行多達10色以上的熒光分析。
流式細胞術主要應用於生命科學的基礎研究,尤其是免疫學、細胞生物學和分子生物學。80年代後期開始應用於臨床,輔助多種疾病的診斷,尤其是白血病的診斷和分型。隨後,利用流式分選幹細胞過繼回輸用於疾病治療,如NK細胞回輸提高免疫力,CIK治療等。
⑵ 流式細胞儀的原理是什麼
最近一直在了解流式細胞術和流式分選的知識,看到這個問題想回答一下:
流式細胞儀是以流式細胞術為基礎,快速精確的對單個細胞的理化性質進行定量分析和分選。分析流程為:制備單細胞懸液,用特異性熒光染料標記的抗體進行染色,經染色後的待測細胞在一定氣體壓力下被壓入流動室,在鞘液的包裹下細胞呈單行排列,依次通過檢測區域,在激光束的照射下細胞會產生散射光和激發熒光。這兩種信號會同時被光電倍增管( PMT) 接收。接收後可轉換為電信號,通過模/數轉換器,將連續的電信號轉換為可被計算機識別的數字信號,進行分析。
如上所述,流式細胞儀是由液流系統、光路系統以及檢測分析系統三部分組成,部分儀器還具有分選功能,能對粒子進行充電和偏轉從而實現細胞分選。
液流系統:通過產生壓力使含有目的細胞的樣本快速進入儀器,在封閉的樣品管中利用樣品和鞘液之間的壓力差是樣本聚集到光學分析系統;
光路系統:由不同的激光器發射出的激光照射到細胞表面產生光信號,而後經過不同的光路系統被接收。在流式照射室的分析點,激光照射到細胞表面發生散射和折射,並發射出散射光包括前向散射光(FSC)和側向散射光(SSC),同時細胞表面的熒光素被激發發射出熒光。前向散射光和側向散射光檢測器收集散射光轉變為電信號;熒光則被聚光器收集,不同顏色的熒光被雙色反光鏡轉向不同的光電倍增檢測器,將熒光信號也轉變成電信號。FSC和SSC是流式分析中兩個非常基本的參數。FSC的值能代表細胞的大小,細胞的體積越大則FSC就越大。SSC則代表細胞的顆粒度,細胞內細胞器和顆粒度越大則SSC越大。
檢測分析系統:熒光信號的強度代表了所測細胞膜表面抗原強度或細胞內物質的濃度,光信號轉換為可被計算機識別的電信號。計算機把所測量的各種信號進行處理分析。
流式細胞分選是在流式細胞術的基礎上進行的。在流動室的噴口上方配有一個超高頻的壓電晶體,產生的振動使噴出的液流形成均勻的液滴,待測細胞就分散在這些液滴之中。將這些液滴充以正負不同的電荷(對標有熒光素的細胞液滴帶以負電荷;未標記熒光素的細胞液滴帶以正電荷;而不含有細胞的液滴則不被帶電荷),當液滴流經偏轉板時,在高壓電場的作用下偏轉,落入各自的收集容器中,不帶電荷的液滴落入廢液容器,從而實現細胞的分離。
第一次回答希望能幫到你,如有理解不當的地方,歡迎指正!
⑶ 流式細胞儀分析技術及應用
在2019年的三月份我正式開始做單細胞相關研究工作,有趣的同時也是朋友我們經常誤會的是:你是不是用流式細胞術?而我在得知自己要做這單細胞(single cell )的研究時,在Google搜關鍵詞(single cell ),居然有不少是介紹流式細胞術的。流式細胞術應用到高通量測序領域就變成了微流控技術。可見,把生命科學的視界拉倒單細胞水平的比高通量測序更早的是流式細胞術。
那麼在單細胞測序技術出現之前,人們在研究單細胞的時候都是怎麼做的呢,都有哪些分析點呢?單細胞測序技術給單細胞研究帶來了哪些新的視角?這一切的答案都要求我們對流式細胞術有一個基本的了解。
流式細胞術(flow cytometry, FCM)是以流式細胞儀為檢測手段的一項能快速、精確的對單個細胞理化特性進行多參數定量分析和分選的新技術。
流式細胞儀是測量染色細胞標記物熒光強度的細胞分析儀,是在單個細胞分析和分選基礎上發展起來的對細胞的物理或化學性質(如大小、內部結構、DNA、RNA、蛋白質、抗原等)進行快速測量並可分類收集的高技術。
採用激光作為激發光源,保證其具有更好的單色性與激發效率;利用熒光染料與單克隆抗體技術結合的標記技術,保證檢測的靈敏度和特異性;用計算機系統對流動的單細胞懸液中單個細胞的多個參數信號進行數據處理分析,保證了檢測速度與統計分析精確性。
(1) 液流系統
(2) 光學系統
(3) 數據處理系統
激光光源:氣冷式氬離子激光器
分色反光鏡:反射長/短波長,通過短/長波長
光束成形器:兩十字交叉放置的透鏡
透鏡組:形成平行光,除去室內光
濾片:長通、短通、帶通
光電倍增管:FS, SS(散射光), FL1, FL2, FL3, FL4(熒光)
測得的FS與SS信號通過計算機處理,可得到FS-SS圖,由此可僅用散射光信號對未染色的活細胞進行分析或分選。此為血細胞分類的基本原理,但不能分析表面分子。
熒光信號由被檢細胞上標記的特異性熒光染料受激發後產生,發射的熒光波長與激發光波長不同。
每種熒光染料會產生特定波長的熒光和顏色,通過波長選擇通透性濾片,可將不同波長的散射光和熒光信號區分開,送入不同的光電倍增管。
選擇不同的單抗及染料就可同時測定一個細胞上的多個不同特徵。
線性放大器和對數放大器
通過流式細胞儀進行細胞分選主要是在對具有某種特徵的細胞需進一步培養和研究時進行的。
FS:反映顆粒的大小
SS:反映顆粒的內部結構復雜程度
FL:反映顆粒被染上的熒光數量多少
單參數直方圖
雙參數直方圖:點圖
二維等高圖
假三維等高圖
三參數直方圖
多參數分析
雙參數直方圖:縱軸和橫軸分別代表被測量細胞的兩個測量參數,根據這兩個參數就可以確定細胞在圖上的表達位置。
雙參數信號通常採用對數信號,最常用的是點密圖,在圖中,每個點代表一個細胞,點圖利用顆粒密度反映同樣散射光或熒光強度的顆粒數量的多少。
由類似地圖上的等高線組成,其本質也是雙參數直方圖。
等高圖上每一條連續曲線上具有相同的細胞相對或絕對數,即「等高」。
曲線層次越高(越裡面的線) 所代表的細胞數愈多。
等高線越密集則表示細胞數變化率越大。
流式細胞儀(FCM)是集單克隆抗體、熒光化學、激光、計算機等高技術發展起來的一種先進儀器,已廣泛應用於免疫學、生物化學、生物學、腫瘤學以及血液學等方面的研究和臨床常規工作。
①細胞生物學 :細胞凋亡研究;定量分析細胞周期並分選不同細胞周期時相的細胞;分析生物大分子如DNA、RNA、抗原、癌基因表達產物等物質與細胞增殖周期的關系,進行染色體核型分析,並可純化X或Y染色體。 [詳細]
②腫瘤學 :DNA倍體含量測定是鑒別良、惡性腫瘤的特異指標。近年來已應用DNA倍體測定技術,對白血病、淋巴瘤及肺癌、膀胱癌、前列腺癌等多種實體瘤細胞進行探測。用單克降抗體技術清除血液中的腫瘤細胞。 [詳細]
③免疫學 :研究細胞周期或DNA倍體與細胞表面受體及抗原表達的關系;進行免疫活性細胞的分型與純化;分析淋巴細胞亞群與疾病的關系;免疫缺陷病如艾滋病的診斷;器官移植後的免疫學監測等。 [詳細]
④血液學 :血液細胞的分類、分型,造血細胞分化的研究,血細胞中各種酶的定量分析,如過氧化物酶、非特異性酯酶等;用NBT及DNA雙染色法可研究白血病細胞分化成熟與細胞增殖周期變化的關系,檢測母體血液中Rh(+)或抗D抗原陽性細胞,以了解胎兒是否可能因Rh血型不合而發生嚴重溶血;檢測血液中循環免疫復合物可以診斷自身免疫性疾病,如紅斑狼瘡等。 [詳細]
⑤葯物學 :檢測葯物在細胞中的分布,研究葯的作用機制,亦可用於篩選新葯,如化療葯物對腫瘤的凋亡機制,可通過測DNA凋亡峰,Bcl-2凋亡調節蛋白等。 [詳細]
細胞凋亡研究 :細胞凋亡是細胞在基因控制下的有序死亡,在疾病發生、發展中有重要作用,因而研究細胞凋亡有重要意義。細胞凋亡檢測方法很多,應用流式細胞儀技術可根據細胞在凋亡過程中發生一系列形態、生化變化從多個角度對細胞凋亡進行定性和定量的測定。 [詳細]
** 細胞分選**:流式細胞儀能夠分選某一亞群細胞,分選純度>95%。目前細胞分選主要用於研究,臨床應用較少。利用流式細胞儀分選免疫擔當細胞進行細胞免疫學研究也是目前的熱門課題。流式細胞儀能夠分選出你想得到的任何一亞群細胞,只要你想得到的某一亞群細胞有合適的單克隆抗體標記。 [詳細]
** 細胞因子的檢測**:隨著多標記及胞內細胞因子標記流式細胞技術的出現,使對細胞內細胞因子的研究推向了一個新的階段。本文主要對胞內細胞因子流式細胞技術作介紹。 [詳細]
** 血液學應用**:本文向您介紹流式細胞儀在血液研究領域的應用,包括DNA倍體分析及細胞周期分析,淋巴細胞亞群測定,白血病免疫分型,淋巴瘤免疫分型,紅細胞疾病診斷,血小板功能分析和血小板病診斷,微小殘留白血病檢測,白細胞吞噬功能測定,NK和LAK細胞活性測定,造血干/祖細胞測定等。 [詳細]