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流式细胞术(Flow Cytometry,FCM)
正常BM各系细胞比率
淋巴20-25%: T: 70%, B: 20%, NK:10%;
单核2-6%+ 粒细胞:40-60% 有核红:20-25%
白细胞分化抗原
是白细胞(包括血小板、血管内皮细胞等) 在正常分化成熟的不同阶段以及活化过程中 在这些不同谱系(lineage)细胞胞浆或细胞 膜表面出现或消失的标记,参与机体重要的 生理和病理过程。八十年代在WHO和国际 免疫学联合会(IUIS)组织下,将识别同一分 化抗原的来自不同实验室的单克隆抗体归为 一个分化群 CD: cluster of differentiation/ cluster designation
最常用的标记方法是荧光素分子标记 的抗体与细胞抗原结合
流式常见图形 (Histogram Plot)
适用于:单参数分析
流式常见图形 (Dot Plot)
适用于:多参数分析
第二节 流式细胞术的科研应用
分析群体细胞 所需时间短 多参数分析 定性或定量
流式应用常见范围
细胞大小 细胞的颗粒度 细胞表面分子:CD 系列 细胞浆内分子:胞内细胞因子 细胞核内分子:P53 细胞功能检测:细胞周期、凋亡
第四节 凋亡检测
1)FCM-DNA检测(DNA亚G1峰的检测):利用PI染 色,检测具有亚G1期DNA含量的细胞比例,代表凋亡 细胞数。其原理为在凋亡过程中,细胞内核酸酶的释 放,将DNA降解,分解成小的片段,在标本制备中的 固定处理时,细胞膜的完整性被破坏,使细胞内降解 的DNA片段从细胞内流出,造成总体DNA含量减少, 成为亚2倍体。注:检测的凋亡细胞数代表晚期的凋亡 细胞比例,且易受标本中的死细胞和碎片的干扰,影 响结果的准确性。 可参看文章: /content/cell/20040914791.htm /content/cell/20040914792.htm
5)网织红细胞计数 6)白细胞分类计数
第七节 其他应用
溶液中细胞因子的测量: 利用吸附有特异性抗体的微球,与溶液 中的细胞因子结合,而检测溶液中是否 存在该种因子 HLA-B27的检测:用于诊断强直性脊柱炎。
第八节 细胞分选
FCM可将样本中所需要的细胞亚群从群体细胞 中分离出来,即所谓分选(Sorting)。被测细胞 的任何参数均可作为分选的依据。分选的方式 一般有静电分选和捕获管分选,分选方式不同 则决定分选的速度,分选纯度一般可达99%以 上。除细胞分选外还可进行染色体分选。 分选的细胞可用于克隆化培养、原位杂交、 分子生物学研究等。从孕妇外周血中分离富集 胎儿有核红细胞用于产前诊断,染色体分选可 用于基因诊断。
2)利用DNA的荧光染料,如PI (Propidium iodide碘化丙啶),与细胞 内的DNA结合,可反映细胞内DNA含量。 采用DNA直方图显示。具有2C DNA含量 细胞为G0/G1期细胞,4C DNA含量细胞 为G2/M期细胞,DNA含量介于两者之间 的细胞为S期细胞。
3)DNA倍体:主要比较G0/G1期细胞DNA含量 的变化。用DNA指数(DI)表示。 DNA指数=测量样本G0/G1期DNA含量/正常人 淋巴细胞G0/G1期DNA含量 以正常人淋巴细胞作为对照。 正常细胞DNA指数为1.00,DNA指数>1,为超 2倍体,<1为亚2倍体,两者可统称为非整倍 体。非整倍体细胞中肿瘤的特异性标志,实体 肿瘤中出现频率较高。
第三节 流式细胞术的临床应用
白血病免疫分型 HLA-B27: 强直性脊柱炎 淋巴细胞亚群 造血干细胞计数:造血干细胞移植 网织红细胞 PNH诊断(CD55、CD59) 血小板活化试验
流式细胞白血病免疫分型
流式细胞的免疫分型
是白血病分型的重要指标 FAB标准,形态学和免疫表型结合 适合于白血病的分型诊断,但不适合用 于确诊是不是白血病。 Minimal residual diseases (MRD)
标本的获取和运输 标本的制备和染色 仪器的校准和质控 流式细胞仪数据获取与储存
FCM的主要测定指标
FSC, SSC, FL1, FL2, FL3 (FL4)
其中: FSC:反映细胞的大小 SSC:反映细胞内颗粒性
FCM标记方法
单标: 一种单抗/tube: FL1, FSC, SSC(三参数) 双标: (两种单抗/tube):FL1, FL1, FSC, SSC(四参 数) 三/四标: (三种单抗/tube)(四种单抗/tube): FL1-FL3/4, FSC, SSC
流式细胞仪结构
• 激光光源及光束形成系统 • 流动室及液流驱动系统 • 光学系统:透镜、滤光片、小孔,聚焦光源, 收集不同波长的荧光信号。 • 信号检测与分析:光电倍增管(PMT)、补偿 电路。荧光信号转换为电信号,并将信号放大。 • 存储、显示、分析系统:计算机。 • 细胞分选系统
流式免疫分型技术要点
荧光素种类
FITC(异硫氰酸荧光素):绿色 530nm PE(藻红蛋白):橙黄色 575nm PerCP(多甲藻黄素叶绿素蛋白):深红色 675nm PI(碘化丙啶):橙红色 620nm 488nm波长的氩离子激光激发 APC(别藻兰蛋白):红色 660nm 630nm波长的氦氖激光或红色二极管激光激发
FCM应用
1、细胞增殖周期测定和DNA倍体分析 2、凋亡检测 3、免疫功能的检测 4、血液学应用 5、HLA-B27的检测:用于诊断强直性脊柱炎。 6、其他:溶液中细胞因子的测量。 7、细胞分选
细胞增殖周期测定和DNA倍体分析
1)细胞增殖周期:分为G0、G1、S、G2、M期。S期是DNA合成期,在S期 内,DNA进行复制,使细胞的DNA含量由2倍体(2C 46条染色体)变为4倍 体(4C)。G1和G2期为DNA合成前、后间期,此期无DNA的合成,但RNA和 蛋白质进行合成。M期为有丝分裂期,在此期一个细胞分裂为2个细胞。 细胞内的92条染色体分裂成2组46条染色体,使每个细胞内具有46条染色 体。在M期分裂成两个子细胞之前,G2和M期细胞的DNA含量均为恒定的4C 。M期以后部分细胞进入G1期,继续进行增殖,部分细胞进入G0期,即静 止期,不再继续增殖。因此,FCM分析一个群体细胞峰DNA倍体与细胞周 期时,将DNA含量直方图分为三部分,即G0/G1,S,G2/M期三个细胞峰。 G0/G1和G2/M细胞峰DNA的含量成正态分布,S期细胞峰则是一个加宽的正 态分布。
Determination of the CD4 PE ABC on lymphocytes
Linear Fluorescence in FL2
10000
1000
lymph FL2; (49,000 ABC)
100
10
cell and bead neg
1
10 2
103
104
10
5
Molecules PE per Bead
AL免疫表型特点: 紊乱表型
1. 系列交叉(cross-lineage):
AML表达CD2,CD19 2. 表达不同步(asynchronous): 早期与晚期抗原同时表达 3. 表达量异常(over- or under-expression): 4. 与细胞大小不匹配(abnormal light scatter profile):如大CD2+细胞或小CD13+细胞
第六节 FCM在血液学中的应用
1)白血病和淋巴瘤的免疫分型,目前对白血病和淋巴 瘤的诊断,国际上提出MIC分型,即通过形态(M)、 免疫分型(I)、细胞遗传学(C)检测,对白血病和 淋巴瘤进行综合诊断,免疫分型是重要的检测项目之 一。现在多应用多参数的流式细胞术,不同抗体分别 被几种荧光素标记:第一荧光(FL1):FITC(异硫氰 酸荧光素,Fluorescein isothiocyanate),FL2:PE (藻红蛋白,Phycoerythrin)FL3:PerCP(多甲藻黄 素叶绿素蛋白,peridinin chlorophyll protein),FL4: APC(别藻兰蛋白allophycocyanin,)
2)DNA链损伤“TUNEL”法 3)Annexin-V-FITC/PI双染法 4)线粒体细胞膜电位的检测 5)凋亡相关基因的检测——免疫标记法 检测基因
第五节 免疫功能的检测
(1)利用多参数流式细胞术,对PB中淋巴细胞比例, 及淋巴细胞中T、B、NK细胞的比例,及T细胞亚群进 行检测。如CD3+(总T细胞);CD19+(总B细胞), CD3-/(CD16+5(NK细胞)。3+/CD4+(Th/Ti): 辅助/诱导;CD3+/CD4+/CD5RA+:naï ve辅助/诱导T 细胞;CD3+/CD4+/CD45R0+:记忆性辅助/诱导T细 胞;D3+/CD8+(Ts/Tc):抑制/杀伤; CD3+/CD8/45RA+:naï ve抑制/杀伤T细胞; CD3+/CD8+/CD45R0+:记忆性抑制/杀伤T细胞。胞 内细胞因子的检测:CD4+/IL-4+,Th1细胞, CD4+/IFN-γ+。 (2)临床应用:原发性或继发性免疫缺陷病、自身免 疫性疾病、淋巴细胞增殖病、肿瘤疗效观察与预后判 断、移植免疫检测等。
细胞周期不能区分凋亡与死亡细胞 Sub-G0/G1 peaks --- PI staining
Caspases
Annexin V Assay建议用于悬浮细胞
Annexin V Assay能够区分死亡与凋亡
流式“TUNEL”
Intracellular Cytokine-Protocol
阳性对照:检测阴性时
空白对照和阴性对照的比较:
实验标本的处理
单细胞悬液的制备:胰酶消化 抗体或标记分子的染色:抗原抗体反应 非特异结合的去除:洗涤和封闭 封闭:血清和同型抗体