一、流式檢測的原理
•特定波長的激光束照射到液流內(nèi)的細(xì)胞,產(chǎn)生的光信號被多個接收器接收,通過計算機分析軟件量化這些信號。
•根據(jù)接收到信號的強弱波動來反映出每個細(xì)胞的物理化學(xué)特征。
二、流式細(xì)胞術(shù)光信號
•這些光信號大體可以分為兩類:一類是散射光信號,另一類是熒光信號;
其中散射光信號又分成2類:
•一類是在激光直線方向上接受到的散射光信號(前向角散射FSC,forward scatter:表示細(xì)胞大小)
•另一類是垂直方向上接收到的散射光信號(側(cè)向角散射SSC,side scatter:表示細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜程度)。
三、流式細(xì)胞術(shù)三要素
流式細(xì)胞術(shù)是在流式細(xì)胞儀上操作的,根據(jù)其功能不同可以分為分析型流式細(xì)胞儀和分選型流式細(xì)胞儀,后者不僅可以分析還能分選純化目標(biāo)細(xì)胞
流式細(xì)胞術(shù)以光信號為基礎(chǔ)定量檢測細(xì)胞物理化學(xué)特征,樣品細(xì)胞只有標(biāo)記熒光染料或者熒光素偶聯(lián)抗體進而被特定波長的激光照射后才能發(fā)射特定波長的熒光信號,否則只能分析散射光得到FSC及SSC值
流式細(xì)胞術(shù)檢測對象是細(xì)胞(呈獨立狀態(tài)懸浮于液體中),必須先用各種方法將臟器或組織制備成單細(xì)胞懸液,然后標(biāo)記上熒光素偶聯(lián)抗體,才能被流式細(xì)胞儀檢測
四、分析型流式細(xì)胞儀
只能用于流式分析,細(xì)胞樣品經(jīng)流式細(xì)胞儀的液流系統(tǒng)被儀器分析后最終進入廢液桶,不能回收利用
一定波長的激光束直接照射到高壓驅(qū)動的液流內(nèi)的細(xì)胞,產(chǎn)生的光信號被多個接收器接收。液流中懸浮的細(xì)胞能使激光束發(fā)生散射,而細(xì)胞上結(jié)合的熒光素被激光激發(fā)后能夠發(fā)射波長高于激發(fā)光的熒光,從而根據(jù)接收到信號的強弱反映出細(xì)胞的理化性質(zhì)。
分析型流式細(xì)胞儀主要由3個系統(tǒng)組成,包括液流系統(tǒng)、光路系統(tǒng)和檢測分析系統(tǒng)。
液流系統(tǒng)
流式細(xì)胞儀的液流系統(tǒng)由兩套緊密聯(lián)系而又相互獨立的液流組成,即鞘液流和樣品流。
鞘液流
鞘液流從鞘液桶開始,流經(jīng)專門的管道進入噴嘴,經(jīng)噴嘴的小孔形成穩(wěn)定的可見液流。在沒有樣品流時(未上樣),可見液流都是鞘液流(管路自我清洗),最后可見液流通過廢液收集孔經(jīng)廢液管道流入廢液桶。
鞘液(sheath)有專門的配方,各流式細(xì)胞儀制造公司都會提供專門的鞘液,最基本的特征是等滲,保證處于鞘液中的細(xì)胞不會因低滲或高滲而死亡。一般分析型流式細(xì)胞儀可用雙蒸水代替產(chǎn)品化的專門鞘液。
樣品流
樣品流是上樣分析時含有樣品細(xì)胞的液體流,樣品流開始于樣品管,經(jīng)過特定的吸取管道進入噴嘴,然后與鞘液一起從噴嘴口射出形成可見液流,最后經(jīng)廢液孔進入廢液桶。
可見液流
上樣分析時鞘液流和樣品流的混合液流,雖相互接觸但沒有混合在一起,而是形成層流。樣品流在中間,鞘液流在外圍,兩者所受壓力也不同。一般情況下,樣品流壓力要高于鞘液流(有利于層流的維持,從而保證可見液流的穩(wěn)定,保證待分析的細(xì)胞一直處于中央的樣品流內(nèi))。
噴嘴
也稱流動室,主要功能是形成非常細(xì)的可見液流,使細(xì)胞以單個串狀形式排列與可見液流中,從而讓激光依次照射每個細(xì)胞,精確分析所有細(xì)胞數(shù)據(jù)。
噴嘴孔徑非常小,根據(jù)樣品細(xì)胞大小不同具有不同規(guī)格,一般使用的是70μm的噴嘴。
光路系統(tǒng)
光路系統(tǒng)由一系列激光器、透鏡、濾光片和小孔組成,根據(jù)波長不同分離各種光信號,其中濾光片最為重要。
濾光片
根據(jù)功能可以分為長通濾片、短通濾片(初篩)和帶通濾片三種。
激光器
是流式細(xì)胞儀的必需組成原件,不同波長的激光可激發(fā)不同的光信號。激光器分類方法很多,分類方法是根據(jù)其發(fā)射的激光波長來分。
| 激光器 | 常用信號/通道分配 |
| 488nm藍激光器 | FSC、SSC、FITC、PE-TxRed、PE-Cy5、PE-Cy7 |
| 635nm紅激光器 | APC、APC-Cy7 |
| 405nm紫激光器 | Cascede Yellow、Cascede Blue/Pafifc Blue |
| 355nm紫外激光器 | Hoechst/DAPI、PI |
| 532nm綠激光器 | PE、PE-Cy5 |
| 560nm黃激光器610nm橙激光器 | Red Fluorescent Protein、Katusha等熒光素 |
光信號篩選過程
目前用于流式細(xì)胞術(shù)的熒光素種類非常多,只有少數(shù)幾種熒光素發(fā)射波長會重合(補償),大部分熒光素發(fā)射波范圍都不相同。
不同波長的激光器是在可見液流的不同點照射細(xì)胞然后激發(fā)熒光信號的,因此儀器也是在不同位置接收的。
所以,不同激光器激發(fā)的熒光信號進入各自不同的分離系統(tǒng),相互之間不會干擾。反之,同種激光器激發(fā)的不同熒光信號相互之間就會存在干擾。
分析系統(tǒng)
光電倍增管
通過濾光片根據(jù)波長的不同分離的光信號進入各自的通道,其實就是進入各自的光電倍增管。光電倍增管有以下兩個功能:
通道
通道與光電倍增管緊密聯(lián)系,可以說流式細(xì)胞儀上有多少個光電倍增管就有多少個通道。通道可以分為散射光通道(FSC、SSC)和熒光通道。
通道接收信號形式
光信號經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘枙r是以電子脈沖和電子波的形式被計算機系統(tǒng)接收和分析的。電子波之間比較大小主要有三種方式,即電子波的長度H(height)、寬度W(width)和面積A(area)。一般來說,這三個參數(shù)中的任何一個都足以間接的反映電子波的大小,從而反映其代表的光信號的大小。
但相比較而言,用參數(shù)A代表電子波的大小要比其他更加準(zhǔn)確。在實際流式檢測中,操作者能夠發(fā)現(xiàn)在通道名稱后面還有一個字母,比如“FSC-A",這就表示用電子脈沖的面積來表示其大小,當(dāng)然也有 “FSC-H"或“FSC-W"。在某些特殊情況中,需要利用長度及寬度來滿足一些特殊需求,如去除細(xì)胞黏連體等。
計算機分析系統(tǒng)
流式細(xì)胞儀檢測分析系統(tǒng)另一個重要組成部分就是計算機分析系統(tǒng),計算機分析系統(tǒng)通過特定的軟件實時反映收集到的信息,并且控制流式細(xì)胞儀的工作。不同品牌不同型號的流式細(xì)胞儀也用不同的軟件來操作與分析,雖然軟件千差萬別,但是基本內(nèi)容是相似的。如:BD Accuri、FlowJo等。
群體信息
流式細(xì)胞術(shù)關(guān)注的是細(xì)胞的群體信息,如有多少比例的細(xì)胞表達某抗原分子或者合成某重要的細(xì)胞因子等,而并非關(guān)注其中某一個細(xì)胞的特性。所以,流式細(xì)胞術(shù)得到的經(jīng)常是一個比例值(如陽性比例),或者平均熒光強度等群體信息。
Logicle數(shù)據(jù)形式
稱為雙向指數(shù)數(shù)據(jù)形式,是將檢測到的熒光信號值減去非特異性熒光信號值,然后以對數(shù)形式顯示,有利于驗證熒光通道之間的補償是否調(diào)節(jié)得當(dāng);
補償調(diào)節(jié)得當(dāng)時,陰性細(xì)胞群的平均熒光值為零,細(xì)胞平均分布于零值線的兩側(cè),基本呈對稱分布;
如果陰性細(xì)胞多數(shù)位于零值線以上,說明補償調(diào)節(jié)不夠;
相反如果陰性細(xì)胞多數(shù)位于零值線以下,說明補償調(diào)節(jié)過度。