流式細胞儀工作原理

流式細胞儀工作原理 

流式細胞術是一種細胞分析技術，它在20世紀50年代被用于測量細胞體積，可在細胞隨快速流動的流體直線通過觀察孔時進行檢測。從那時起，許多工程師和研究人員不斷創(chuàng)新，最終帶來了現(xiàn)代流式細胞儀。在流式細胞儀中，溶液中的細胞以每秒10,000個細胞（或更多）的速度通過儀器的激光束，進而對細胞進行檢測。如今的流式細胞儀具有更多的可檢測熒光參數(shù)（從1或2至最多30個左右或更多），可同時測量同一個細胞上的所有這些參數(shù)。流式細胞術速度快且具有單細胞水平檢測能力，可為細胞生物學家提供統(tǒng)計學功能，能夠快速分析和表征數(shù)百萬個細胞，但無法獲得顯微鏡可提供的形態(tài)特征和亞細胞定位?？茖W，就像生活一樣，一切都在于權衡取舍！請參見表1流式細胞術和顯微鏡技術的對比。

表 1.流式細胞術和熒光顯微成像作為細胞分析技術的對比。

流式細胞術的潛在應用

流式細胞術的潛在應用非常多，包括檢測和測量：

• 蛋白質表達 - 遍及所有細胞，包括細胞核內(nèi)
• 蛋白質轉譯后修飾 - 包括剪切和磷酸化蛋白質
• RNA - 包括IncRNA、 miRNA和mRNA轉錄物
• 細胞健康狀態(tài) - 從存活率到晚期凋亡或程序化細胞死亡
• 細胞周期狀態(tài) - 是評估細胞處于G0/G1期、S期、G2期或多倍體狀態(tài)的強大工具，包括分析細胞凋亡和活化
• 鑒定和表征異質樣本中的不同細胞亞群 - 包括區(qū)分中樞效應記憶細胞和耗竭T細胞或調(diào)節(jié)性T細胞

分選用流式細胞儀還可以分選細胞并回收細胞亞群以用于后續(xù)實驗。這種專業(yè)流式細胞儀又被稱為熒光激活細胞分選儀（FACS），這一術語有時會與“流式細胞儀”混淆。然而，這種用法是錯誤的。流式細胞儀是不能進行細胞分選的分析儀器。細胞分選儀利用與流式細胞儀相似的流體學和熒光成分，但是能夠將異質樣品中的特定細胞群體轉移到獨立試管中，這通常是基于特定的熒光標記特性。如果是在無菌條件下進行收集，則這些細胞可用于進一步的培養(yǎng)、操作和研究。

流式細胞術工作原理概述

流式細胞儀的三個主要元件是流體學、光學和電子學系統(tǒng)（圖1）。

• 流式細胞儀的流體系統(tǒng)負責將樣品從樣品管轉移到流動池。一旦通過流動池（并通過激光束），樣品將被分選出來（在細胞分選儀中）或移到廢液中。
• 光學系統(tǒng)的元件包括激發(fā)光源、透鏡和濾光片（用于收集和移動儀器周圍的光）以及用于產(chǎn)生光電流的檢測系統(tǒng)。
• 電子系統(tǒng)是流式細胞儀的大腦。在這里，來自檢測器的光電流經(jīng)過數(shù)字化、處理和保存，以用于后續(xù)分析。 

樣品上樣到儀器

典型的實驗從單細胞懸浮液中的熒光標記細胞開始，但是可以使用任何顆粒類型的樣品。將樣品置于流式細胞儀上，樣品被吸到儀器中，細胞懸浮在一種被稱為鞘液的生理緩沖液。流體系統(tǒng)（管道、泵和閥）將初始樣品懸浮液排列成單列細胞流（圖2），并使細胞通過流式細胞儀以進行分析。

激光檢測點

細胞與激光發(fā)生相互作用的地方稱為激光檢測點（圖3）。您也可能聽過它的另一個名字“激光攔截”。這是熒光檢測發(fā)生的地方。當激光束照射到單個細胞時，一些光會撞到細胞內(nèi)的物理結構，導致光線散射。這種光散射可被測量，并且與相對細胞大小和細胞內(nèi)的結構相關。這些測量稱為前向角散射（FSC）和側角散射（SSC），取決于收集光的位置相對于激光路徑的角度。幾乎同時，來自激光器的光激發(fā)與細胞相關的所有熒光團，產(chǎn)生熒光發(fā)射。所有這些光被檢測器收集并通過流式細胞儀的電子元件進行處理。通過激光檢測點之后，流體系統(tǒng)會將不需要的細胞輸送到廢液桶中。在細胞分選儀中，細胞將在激光檢測點被分選和輸送到收集管中，以供后續(xù)實驗使用。

總結

流式細胞術是一種強大的工具，適用于從表型分析到細胞健康狀態(tài)和存活率的各種細胞分析應用。

流式細胞術的兩大優(yōu)點是能夠測定同一樣品上的大量參數(shù)（2-30個或更多），以及能夠在幾秒內(nèi)收集數(shù)百萬個細胞的信息。

流式細胞儀有3個主要組成部分，即流體學、光學和電子學系統(tǒng)，它們共同構成了完整的細胞分析系統(tǒng)（圖4）。