流式細(xì)胞術(shù)概要
一種在液流系統(tǒng)中,快速測定單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞器的生物學(xué)性質(zhì),并把特定的細(xì)胞或細(xì)胞器從群體中加以分類收集的技術(shù)。其特點(diǎn)是通過快速測定庫爾特電阻、熒光、光散射和光吸收來定量測定細(xì)胞 DNA含量、細(xì)胞體積、蛋白質(zhì)含量、酶活性、細(xì)胞膜受體和表面抗原等許多重要參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)將不同性質(zhì)的細(xì)胞分開,以獲得供生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究用的純細(xì)胞群體。目前最高分選速度已達(dá)到每秒鐘3萬個(gè)細(xì)胞。
現(xiàn)代流式細(xì)胞術(shù)綜合了流體力學(xué)技術(shù)、激光技術(shù)、電子物理技術(shù)、光電測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、熒光化學(xué)技術(shù)及單克隆抗體技術(shù),是多學(xué)科多領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的結(jié)晶。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展,為了滿足生命科學(xué)對細(xì)胞分析更高層次的要求,流式細(xì)胞技術(shù)仍然在快速發(fā)展,并已經(jīng)在檢測技術(shù)、分選技術(shù)及高通量分析等方面取得了許多突破。
簡史
流式細(xì)胞術(shù)可用于測定細(xì)胞周期各時(shí)相細(xì)胞的百分比。通過測定細(xì)胞群體中每個(gè)細(xì)胞的DNA含量,得出DNA含量分布曲線。例如,在測定Hela細(xì)胞DNA含量分布曲線上,第一個(gè)峰是含有2CDNA含量的G1/G0(DNA合成前期/靜止期)細(xì)胞,其次一個(gè)峰是4CDNA含量的G2+M(DNA合成后期+有絲分裂期)細(xì)胞,從2C~4C間的區(qū)域?yàn)镾期(DNA合成期)細(xì)胞。采用繪圖法或計(jì)算機(jī)擬合法可計(jì)算出細(xì)胞周期各時(shí)相細(xì)胞占整個(gè)細(xì)胞群體的百分?jǐn)?shù)。
用流式細(xì)胞術(shù)可進(jìn)行多參數(shù)分析,即同時(shí)測定一個(gè)細(xì)胞的多種性質(zhì)。如散射光和熒光,或多種不同顏色的熒光。例如細(xì)胞經(jīng)吖啶橙染色后,DNA發(fā)綠色熒光,RNA發(fā)紅色熒光。測定這兩種熒光就能同時(shí)得知一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的DNA和RNA含量。測定結(jié)果可用二維散點(diǎn)圖或三維立體圖表示。用這種方法可根據(jù)DNA和RNA含量而鑒別出G0與G1、M期和 G2期細(xì)胞。用流式細(xì)胞術(shù)與液體閃爍技術(shù)相配合,還可求得細(xì)胞通過G1、S和G2+M期的時(shí)間(T、Ts、T+M及其變異系數(shù)。近年利用抗溴脫氧尿苷(Brdurd)單克隆抗體能發(fā)現(xiàn)滲入到細(xì)胞 DNA內(nèi)的溴脫氧尿苷。將此種熒光抗體技術(shù)與測定細(xì)胞 DNA含量相結(jié)合,是研究DNA合成和細(xì)胞周期的一種非常有用的技術(shù)。此外,流式細(xì)胞術(shù)還可測定細(xì)胞群體同步化的程度和所處的時(shí)期,鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞,利用熒光標(biāo)記配體,還可定量測定細(xì)胞表面和內(nèi)部的受體等。
遺傳學(xué)研究用流式細(xì)胞術(shù)測定染色體DNA含量,可得到染色體頻率分布圖(圖2),稱為流式染色體核型分析。同類型染色體出現(xiàn)一個(gè)峰,峰的面積代表這種類型染色體的豐度。流式染色體核型分析技術(shù)不僅能快速分析核型,而且能分選出不同類型的染色體,做成人類每條染色體的DNA文庫,可用于人類基因組研究、遺傳病和癌癥的診斷的研究。
免疫學(xué)研究結(jié)合免疫熒光方法,流式細(xì)胞術(shù)可辨認(rèn)和計(jì)數(shù)帶有不同表面特異性抗原的細(xì)胞,例如用熒光素標(biāo)記的免疫球蛋白鑒別T和B淋巴細(xì)胞(圖3),根據(jù)細(xì)胞表面抗原的不同,進(jìn)一步分辨出不同的T和B淋巴細(xì)胞亞群,以及測定每個(gè)細(xì)胞所帶抗原的數(shù)量、密度及其動力學(xué)參數(shù)等。也可用流式細(xì)胞分選技術(shù)將帶有“+”和不帶有“-”的某種特異抗原的細(xì)胞群體分類收集,供研究其功能特性。
流式細(xì)胞術(shù)對于判斷免疫缺陷癥,如愛滋?。ǐ@得性免疫缺損綜合征)的重要特征,即T4和T8淋巴細(xì)胞比例改變(T4細(xì)胞大量減少)以及判斷自身免疫病和確定白血病、淋巴癌的表型等,都是非常有用的。此外,流式細(xì)胞術(shù)還可用于定量分析結(jié)合于細(xì)胞上的熒光素標(biāo)記的外源凝集素,測定細(xì)胞表面積和熒光素結(jié)合位點(diǎn)的相對密度,結(jié)合細(xì)胞動力學(xué)測定每個(gè)細(xì)胞結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)目,以及研究各種外源凝集素與細(xì)胞表面結(jié)合的競爭性等。
腫瘤學(xué)研究腫瘤細(xì)胞一般都含有異常數(shù)量的 DNA.在大多數(shù)實(shí)體瘤和急性白血病中都發(fā)現(xiàn)有非整倍體的細(xì)胞,由于流式細(xì)胞術(shù)樣品制備方法簡單,測定結(jié)果精確,能快速得到有關(guān)DNA倍性的信息,因而能提供有價(jià)值的診斷數(shù)據(jù)。如果在測量 DNA含量的同時(shí),再測定其他參數(shù)(如不同類型的中等纖維蛋白,蛋白質(zhì)含量、細(xì)胞大小、核質(zhì)比等)則可進(jìn)一步提高診斷的可靠性。
流式細(xì)胞術(shù)可在實(shí)驗(yàn)和臨床中評價(jià)腫瘤化療和放療的作用,現(xiàn)在根據(jù)流式細(xì)胞術(shù)和細(xì)胞動力學(xué)數(shù)據(jù)來監(jiān)視腫瘤治療的工作已經(jīng)在實(shí)際工作中開展起來。
此外,流式細(xì)胞術(shù)在血液學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域中也得到廣泛的應(yīng)用。流式細(xì)胞術(shù)正在向高靈敏、高速度、多參數(shù)測量、獲取形態(tài)學(xué)信息等方面發(fā)展。
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