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流式细胞术:基本原理与医学应用实践

发布人:上海优宁维生物科技股份有限公司

发布日期:2025/2/19 14:24:43

流式细胞术

流式细胞术,起源于20世纪60年代后期,是一种运用流式细胞仪进行细胞群体快速定量分析的技术。该技术主要包含两大核心部分:流式分析,用于精确测量细胞的物理化学特性;以及流式分选,依据这些特性对细胞进行精确分类。通过流式细胞术,科学家们能够高效地解析细胞群体的复杂特性。

01  流式细胞术的原理

特定频率的激光光线直接聚焦于由高压驱动流动的液体中的细胞,这些细胞逐一通过检测区域。激光与细胞相互作用产生的光信号被多个探测器捕获:一个在激光路径的直线上接收前向散射光,反映细胞的体积和内部结构;其他探测器则位于激光的垂直方向,捕捉侧向散射光和荧光信号。细胞(直径介于0.2至150微米之间)能够散射激光,而这些散射光及荧光信号由对应的探测器接收。信号强度的波动直接对应着每个细胞的物理和化学属性。

流式细胞术是一种能够精确量化样品细胞物理化学特性的技术,其量化基础是光信号。通过分析细胞被激光照射后产生的散射光和荧光信号,该技术能够实现定量分析。

为了让流式细胞术能够揭示细胞表面或内部特定抗原分子的表达水平,样本细胞需事先用荧光染料或荧光素标记的抗体进行标记。当这些标记后的细胞受到激光激发时,会释放出荧光信号,从而反映出细胞表达特定抗原分子的强弱。若未进行荧光标记,流式细胞术则主要依赖散射光信号来评估细胞的体积、形态及颗粒度等物理特征。

02  流式细胞术的核心构成包含三大要素

03 流式细胞仪类型

流式细胞仪依据其功能差异,目前主要分为两大类别:分析型流式细胞仪和分选型流式细胞仪。前者专注于细胞样本的流式分析功能;而后者则更为全面,不仅具备分析能力,还能对目标细胞进行分选与纯化操作。

04  流式细胞术检测样本类型

流式细胞术主要检测的样本类型为处于悬浮状态的单细胞悬液,这些细胞需独立分散于液体中。

05  流式细胞术应用场景

流式细胞术作为一种功能强大的科研手段,广泛应用于免疫学、病毒学、分子生物学、癌症生物学及传染病监控等多个学科领域。它特别擅长于探究免疫系统针对传染病及癌症的应答机制。此外,该技术还能对来自血液、骨髓的复合细胞群体以及诸如淋巴结、脾脏、黏膜组织、实体肿瘤等能够解离成单个细胞的实体组织进行深入分析。

1  淋巴细胞亚群分类与数量测定

淋巴细胞亚群的分析及绝对数量测定是当前流式细胞术(FCM)在临床应用中最常见的检测手段。该检测主要聚焦于几大关键的淋巴细胞亚群,包括T淋巴细胞(标记为CD3+)、辅助型T细胞(CD3+CD4+)、细胞毒性T细胞或杀伤性T细胞(CD3+CD8+)、B淋巴细胞(CD3-CD19+)以及自然杀伤细胞(NK细胞,标记为CD3-CD16+CD56+)等。

2  功能性T细胞亚群评估

随着科研的持续推进,辅助性T细胞(Th细胞)已根据它们分泌的细胞因子类型被细分为多个功能各异的独立亚群,包括TH1(特征为CD4+IFN-γ+)、Th2(特征为CD4+IL-4+)、调节性T细胞(Treg,特征为CD4+CD25+Foxp3+)、Th17(特征为CD4+IL-17+)、Th9(特征为CD4+IL-9+)以及Th22(特征为CD4+IL-22+)。流式细胞术正是用于检测这些具有不同功能的T淋巴细胞亚群的有效手段。

3  CD34+阳性造血干细胞的数量测定

 在造血干细胞移植的程序中,利用流式细胞术(FCM)对CD34+造血干细胞进行计数,对于准确把握造血干细胞采集的最佳时机、评估供体细胞的植入效率以及监测免疫系统的重建进程等关键环节,具有极其重要的意义。

4  HLA-B27抗原的检测

强直性脊柱炎(AS)是一种慢性且逐渐发展的脊柱炎症性疾病。研究表明,HLA-B27与AS的发病之间存在着紧密的关联性。

5  急性白血病的免疫学分类

流式细胞术(FCM)在血液系统肿瘤的分类中,主要通过免疫表型分析发挥以下作用:区分髓系与淋巴系肿瘤;在髓系肿瘤范畴内,它主要用于急性髓系白血病(AML)及急性双表型白血病的诊断,而其他髓系肿瘤如骨髓增殖性疾病(MPD)和骨髓异常增生综合征(MDS)的诊断则更多依赖于形态学检查、遗传学分析及临床表现,免疫分型在这些情况下仅作为辅助手段;相比之下,在淋巴系统肿瘤,特别是急性淋巴细胞白血病(ALL)的诊断中,免疫表型分析扮演着至关重要的角色。

6  FCM在MRD监测中的重要性及原理

在急性白血病患者接受化疗达到缓解或骨髓移植治疗后,体内仍可能残留有白血病细胞,这种状态被称为微小残留病灶(MRD),它是白血病复发的潜在根源。流式细胞术(FCM)在监测MRD方面具有高度的敏感性,其检测灵敏度可精确至0.01%。FCM之所以能够有效监测MRD,关键在于其能够依据白血病相关的免疫表型(LAIP)来精确区分残留的白血病细胞与正常的造血干/祖细胞,从而确保监测结果的准确性和可靠性。

7  流式细胞术(FCM)

流式细胞术(FCM)在阵发性睡眠性血红蛋白尿(PNH)的分析中扮演着重要角色。该技术通过检测红细胞和白细胞等血细胞膜上糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定蛋白的异常或缺失表达情况,不仅有助于贫血的鉴别诊断,还能辅助PNH的确诊。进一步地,FCM能够精确识别导致PNH的异常细胞类型、异常的蛋白分子,并评估病变的严重程度,为疾病的精准治疗提供有力依据。

8  DNA倍体分析详解

流式细胞术(FCM)被用于测定某一特定细胞群体的DNA含量,这一含量通过与正常二倍体细胞在G0/G1期的DNA含量进行比较得出,其比值被表示为DNA指数(DI)。在正常细胞中,G0/G1期的DNA含量为二倍体,因此其DI值为1.0。值得注意的是,除了正常的生精细胞(其DI值为0.5)外,其他任何DI值非1.0(±0.05)的细胞均被称为异倍体。

FCM检测DNA含量的变化,为评估细胞从癌前病变发展至恶性阶段提供了有价值的指标。此外,通过监测细胞周期的变化,我们还可以深入了解化疗药物对细胞增殖周期的具体影响。然而,需要强调的是,即便DNA含量的检测结果正常,也不能完全排除恶性病变或染色体异常的可能性。

名称
货号
规格
NovoCyte 2000R 流式细胞仪
EA
白细胞分化抗原CD19检测试剂盒(流式细胞仪-PE)
50T
HLA-DR检测试剂(流式细胞仪法-FITC)
100T
CD14荧光单克隆抗体试剂(流式细胞仪法-APC
100T

 

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