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科研顧問_Gu新蟲 (小有名氣)
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干貨分享 | 流式細(xì)胞術(shù),也可以如此簡(jiǎn)單!
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圖片 文獻(xiàn)中我們經(jīng)常能看見這種圖,也就是流式結(jié)果分析圖,美觀、簡(jiǎn)單、一目了然。 流式細(xì)胞術(shù)(flow cytometry)是20世紀(jì)60年代后期開始發(fā)展起來的利用流式細(xì)胞儀快速定量分析細(xì)胞群的物理化學(xué)特征以及根據(jù)這些物理化學(xué)特征精確分選細(xì)胞的新技術(shù),主要分為流式分析和分選2部分。 今天我們主要介紹流式分析中基本操作與技巧,首先簡(jiǎn)要了解一下什么是流式細(xì)胞術(shù)。 一、流式細(xì)胞術(shù)的3大要素 1. 流式細(xì)胞儀:現(xiàn)在市面上有多種型號(hào)的流式細(xì)胞儀,但其基本結(jié)構(gòu)都是相同的,分析性流式細(xì)胞儀有液流系統(tǒng)、光路系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。 (1)液流系統(tǒng) 圖片 (2)光路系統(tǒng) 光路系統(tǒng)始于激光器,其分類分法很多,最常用的分類方法是根據(jù)其發(fā)射的激光的波長(zhǎng)來分,如常見的有488nm的藍(lán)激光器、635nm的紅激光器和405nm的紫激光器,不同的激光器發(fā)出的激光照射到細(xì)胞后產(chǎn)生的光信號(hào)會(huì)經(jīng)過不同的光路系統(tǒng)被不同的通道接收。 流式細(xì)胞儀采集的光信號(hào)包括散射光信號(hào)和熒光信號(hào),散射光信號(hào)也就是我們常說的FSC(前向散射光,反應(yīng)細(xì)胞的大。、SSC(側(cè)向散射光,反應(yīng)細(xì)胞的復(fù)雜程度);熒光信號(hào)是細(xì)胞上結(jié)合有熒光素,被激光激發(fā)以后,會(huì)發(fā)射熒光信號(hào)。 圖片 (3)檢測(cè)分析系統(tǒng): 流式細(xì)胞儀的檢測(cè)分析系統(tǒng)就是以通道為單位將細(xì)胞的各個(gè)通道的光信號(hào)匯總分析,最后得出樣品群體中細(xì)胞的物理化學(xué)特征。 通道,我們可以理解為就是光電倍增管,有2個(gè)作用: ①將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?hào); ②放大電子信號(hào)?梢苑譃樯⑸涔馔ǖ溃‵SC通道、SSC通道)和熒光通道,一個(gè)激光器下可以有多個(gè)熒光通道,一個(gè)通道對(duì)應(yīng)多個(gè)熒光染料,例如以beckman的DXflex機(jī)器的638nm紅激光器為例,APC通道可以接收 APC、Alexa Fluor647、eFluor660熒光信號(hào),原則上,這3種熒光素不能同時(shí)標(biāo)記一個(gè)樣品,否則,就無法分析該通道上的信號(hào)是來自于哪種熒光素。 另一個(gè)重要組成部分就是計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng),例如BD的DIVA系統(tǒng)。 圖片 二、樣品細(xì)胞:流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)的對(duì)象一般是細(xì)胞,并且是呈獨(dú)立狀態(tài)的懸浮于液體中的細(xì)胞,如果要檢測(cè)組織中的細(xì)胞,必須先將組織制備成單細(xì)胞懸液。 三、熒光偶聯(lián)抗體:樣品細(xì)胞只有標(biāo)記熒光素偶聯(lián)抗體進(jìn)而被激光照射后才能發(fā)射熒光信號(hào),從而得到樣品細(xì)胞表達(dá)某抗原分子強(qiáng)弱等情況。 二、流式細(xì)胞術(shù)的基本操作與技巧 1)細(xì)胞的制備、培養(yǎng) 2)封閉 3)熒光素偶聯(lián)抗體標(biāo)記 4)光電倍增管電壓的設(shè)定 5)對(duì)照的設(shè)置 6)補(bǔ)償調(diào)節(jié) 以體外培養(yǎng)的PBMC細(xì)胞為例: 1、細(xì)胞培養(yǎng)在96孔板中,直接收集細(xì)胞于1.5ml的EP管中,350g,4°C離心5min,棄上清; 2、然后用1ml FACS buffer重懸沉淀,350g,4°C離心5min,棄上清; 3、封閉:標(biāo)記樣品細(xì)胞的熒光素偶聯(lián)抗體多為單克隆抗體,少數(shù)也可能是多克隆抗體,其基本結(jié)構(gòu)都由兩部分組成,即包含有特異性結(jié)合抗原位點(diǎn)的Fab段和相對(duì)保守的Fc段,抗體的特異性表現(xiàn)在Fab段,標(biāo)記時(shí)利用Fab段的抗原結(jié)合位點(diǎn)與細(xì)胞上抗原分子特異性結(jié)合,從而標(biāo)記并且相對(duì)量化細(xì)胞表達(dá)該抗原分子的情況。但是,有些細(xì)胞表面表達(dá)FcR(Fc receptor, Fc受體),如巨噬細(xì)胞、DC、B淋巴細(xì)胞等, FcR可以與熒光素偶聯(lián)抗體的Fc段進(jìn)行非特異性的結(jié)合,對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。 封閉方法1:取適量的血清全I(xiàn)gG抗體與樣品細(xì)胞充分混勻,4'C靜置15min。研究人的細(xì)胞時(shí),若熒光素偶聯(lián)抗體來源于小鼠,封閉采用小鼠血清全I(xiàn)gG抗體。原則是,如果流式抗體可能與樣品細(xì)胞的FcR發(fā)生非特異性結(jié)合,那么在標(biāo)記熒光素偶聯(lián)抗體之前先用流式抗體同源的全I(xiàn)gG抗體進(jìn)行封閉,使樣品細(xì)胞表面的FcR飽和。 封閉方法2:適量的抗CD16和抗CD32單克隆抗體與樣品細(xì)胞充分混勻,4'C靜置 15min。CD16是一種FcR, 能夠與IgG的Fc段結(jié)合,親和力較強(qiáng);CD32也是一種 FcR, 能夠與IgG的Fc段結(jié)合,親和力中等。而熒光素偶聯(lián)抗體基本上是IgG抗體,所以在標(biāo)記熒光素偶聯(lián)抗體前可以用抗CD16和抗CD32單克隆抗體封閉樣品細(xì)胞,使樣品細(xì)胞表面的FcR都被抗CD16 或抗CD32單克隆抗體結(jié)合,從而阻止后續(xù)熒光素偶聯(lián)抗體與FcR的非特異性結(jié)合。 圖片 4、標(biāo)記相應(yīng)的熒光素偶聯(lián)抗體,這里以CD3-APC-Cy7、CD4-FITC為例,一般染色體系推薦100μl,CD3、CD4表達(dá)量相對(duì)較高,1μl足夠了,假如有9個(gè)樣本,分別取10μlCD3-APC-cy7、CD4-FITC加到含有990μl的1.5ml的EP管中,混勻后,分別取100μl加到9個(gè)樣品孔中,混勻,室溫、避光染色20min; 5、加1ml FACS buffer洗去未結(jié)合的抗體,350g,4°C離心5min,棄上清,用200μl FACS buffer或2%的多聚甲醛重懸沉淀,盡快上機(jī)分析。 6、電壓的設(shè)定:上機(jī)分析時(shí),確認(rèn)機(jī)器沒有問題后,首先就是調(diào)節(jié)每個(gè)通道的光電倍增管的電壓,目的是為了區(qū)分細(xì)胞群,假如我們想研究人的淋巴細(xì)胞群,我們都知道人的PBMC含有淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞還有中性粒細(xì)胞等,那我們?cè)趺窗阉鼈兎珠_呢?這時(shí)候就要用到我們前面提過的FSC和SSC,通過調(diào)節(jié)FSC和SSC的電壓,區(qū)分淋巴細(xì)胞亞群,原則就是使樣品細(xì)胞或者目標(biāo)細(xì)胞位于流式圖的中央或者靠近中央的位置。FSC和SSC的電壓確定之后就開始調(diào)節(jié)APC-cy7、FITC的電壓(我們可以在鋪細(xì)胞的時(shí)候多鋪一個(gè)孔,染色時(shí)將CD3-APC-cy7、CD4-FITC均染上,用于FSC、SSC、APC-cy7、FITC電壓的調(diào)節(jié)),原則就是使陽(yáng)性細(xì)胞群和陰性細(xì)胞群盡可能的分離。 圖片 7、對(duì)照的設(shè)置: 流式實(shí)驗(yàn)中對(duì)照設(shè)置很重要,常見的有陰性對(duì)照、FMO對(duì)照、補(bǔ)償單陽(yáng)管對(duì)照。 (1)陰性對(duì)照:每一種細(xì)胞都會(huì)產(chǎn)生非特異性熒光,流式檢測(cè)時(shí)得到的熒光信號(hào)是細(xì)胞本身的非特異性熒光和來自于細(xì)胞表面結(jié)合的熒光素的特異性熒光疊加得到的結(jié)果。所以,確定與熒光素?zé)o關(guān)的細(xì)胞自身的非特異性熒光的強(qiáng)弱非常重要,此時(shí)就需要設(shè)立陰性對(duì)照。下圖3類陰性對(duì)照是比較全面的陰性對(duì)照,但我們實(shí)驗(yàn)中設(shè)置陰性對(duì)照不需要3種陰性對(duì)照全部設(shè)置齊全,一般只需要設(shè)置1種陰性對(duì)照就可以了,推薦第1類或第3類。 ① 第1類"negative"表示 的是不加任何熒光素偶聯(lián)抗體時(shí)得到的熒光信號(hào),即“blank”因?yàn)闆]有標(biāo)記任何熒光素,所以這組得到的熒光信號(hào)與熒光素?zé)o關(guān),與細(xì)胞抗原分子是否表達(dá)無關(guān),得到的熒光信號(hào)代表的是非特異性熒光信號(hào)(當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求不高、已進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)或者能夠確定同型對(duì)照的熒光信號(hào)與不加同型對(duì)照的這種陰性對(duì)照結(jié)果一致時(shí),就可以采用這種陰性對(duì)照的設(shè)置); ② 第2類“抗CD69"表示的是用抗CD69抗體標(biāo)記樣品細(xì)胞后得到的熒光信號(hào),雖然抗CD69抗體能夠與細(xì)胞表面的CD69抗原分子結(jié)合,但是抗CD69抗體沒有偶聯(lián)熒光素,所以得到的熒光信號(hào)也與細(xì)胞表面是否表達(dá)有CD69分子無關(guān),得到的熒光信號(hào)代表的也只是細(xì)胞本身的非特異性熒光,所以這種對(duì)照用于排除抗體的影響(第2種陰性對(duì)照設(shè)置方法只是一種理論上的設(shè)置方法,是為了便于理解陰性對(duì)照的設(shè)置原理,一般流式分析時(shí)不會(huì)應(yīng)用到這種陰性對(duì)照); ③ 第3類"IgG1-PE"表示的是標(biāo)記與抗CD69抗體同種屬(來源于同一物種)且同類(抗CD69-PE中的抗體是IgGl類的)的非特異性抗體(IgGl)與PE熒光素偶聯(lián)的同型(isotype)對(duì)照抗體(IgGl-PE)后,得到的熒光信號(hào),這種同型對(duì)照抗體不能與細(xì)胞表面的CD69 發(fā)生特異性結(jié)合,所以細(xì)胞表面不會(huì)結(jié)合有IgGl-PE, 最后得到的熒光信號(hào)不是PE熒光素產(chǎn)生的特異性熒光信號(hào),而是代表細(xì)胞本身的非特異性熒光,所以這種對(duì)照用于排除熒光素的影響(第3種陰性對(duì)照的設(shè)置方法,稱為同型對(duì)照設(shè)置,是常規(guī)的陰性對(duì)照設(shè)置法,正式的流式圖的數(shù)據(jù)都必須建立在這種同型對(duì)照的基礎(chǔ)之上,在同型對(duì)照基礎(chǔ)上得出的流式結(jié)果是最可靠的,尤其是對(duì)于一些陰陽(yáng)分群不明顯的情況下,可將同型對(duì)照作為劃門的依據(jù))。 圖片 (2)FMO(fuorescence-minus-one control)對(duì)照:即減去一個(gè)熒光抗體(一般是表達(dá)量低、背景熒光干擾強(qiáng)),其它組合不變,是一種特殊的陰性對(duì)照,多在研究不同細(xì)胞亞群表達(dá)某些重要的表型分子、細(xì)胞因子等時(shí)應(yīng)用。如Foxp3 FMO,也就是不加Foxp3-PE,只加入CD4、CD25,與三個(gè)染料都加組相比,多出來的那部分就是Treg細(xì)胞群。 圖片 (3)補(bǔ)償單陽(yáng)管對(duì)照:以上面我們提到的CD3-APC、CD4-FITC為例,在這里,我們要設(shè)置PE單染管和FITC單染管,用于補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié),一般單染管要求有明顯的陽(yáng)性細(xì)胞群,像CD3、CD4表達(dá)量都很高,陽(yáng)性細(xì)胞群明顯,但對(duì)一些抗原表達(dá)弱的情況(陽(yáng)性細(xì)胞群基本看不到),例如CD25,這時(shí)候有必要借助補(bǔ)償微球。 圖片 總結(jié) 常見對(duì)照的作用 圖片 三、注意事項(xiàng) (1)在細(xì)胞制備、培養(yǎng)階段,如果該培養(yǎng)細(xì)胞是貼壁細(xì)胞,需用先用胰酶消化細(xì)胞,然后收集待測(cè)樣品細(xì)胞,離心、洗滌、封閉后標(biāo)記熒光素偶聯(lián)抗體即可。 (2)如果是胸腺、脾臟和淋巴結(jié)等外周免疫器官,主要由免疫細(xì)胞組成,制成單細(xì)胞懸液,只需直接將臟器經(jīng)鋼網(wǎng)研磨即可。 (3)如果是實(shí)體臟器肺臟、肝臟和腫瘤組織內(nèi)含有較多的結(jié)締組織,實(shí)體臟器細(xì)胞之間一般結(jié)合緊密,所以直接研磨臟器法無法得到理想的單細(xì)胞懸液。因此,研磨前需將臟器剪碎后加入IV型膠原酶和DNA核酸內(nèi)切酶消化,消化后的組織再用研磨棒直接研磨。實(shí)體臟器研磨后的單細(xì)胞懸液以實(shí)體細(xì)胞為主,如果研究目標(biāo)不是實(shí)體細(xì)胞,而是臟器內(nèi)浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞,可以用Percoll密度梯度離心法富集免疫細(xì)胞,然后再進(jìn)行流式分析。 (4)調(diào)節(jié)電壓時(shí),如果檢測(cè)的目標(biāo)細(xì)胞體積較小,可以適當(dāng)提高電壓值,使目標(biāo)細(xì)胞與細(xì)胞碎片在流式圖中能夠完全分離;如果檢測(cè)的目標(biāo)細(xì)胞體積較大,可以適當(dāng)降低電壓值,使所有的目標(biāo)細(xì)胞群完整顯示于流式圖中,防止細(xì)胞群接近于流式圖的邊界而變形扭曲或者完全處于邊界外。 (5)關(guān)于樣本的封閉,并不是標(biāo)記熒光素偶聯(lián)抗體之前必須封閉樣品,一般樣品細(xì)胞與流式抗體的種屬來源是不同的,如標(biāo)記人的細(xì)胞的熒光素偶聯(lián)抗體一般來源于小鼠,人細(xì)胞的FcR也不一定能夠與小鼠來源的熒光素偶聯(lián)抗體的Fc段結(jié)合,但是,也有可能因?yàn)榉N屬關(guān)系較近,或者在一定環(huán)境條件下這種不同種屬間的Fc段和FcR也能結(jié)合,實(shí)驗(yàn)者很難判斷實(shí)驗(yàn)過程中這種結(jié)合是否會(huì)發(fā)生,但是在標(biāo)記熒光素偶聯(lián)抗體前封閉樣品卻可以保證這種非特異性結(jié)合一定不會(huì)發(fā)生。所以,條件允許的話,實(shí)驗(yàn)者最好養(yǎng)成封閉樣品的習(xí)慣。 |
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