细菌学检验-13-流式细胞技术课件.ppt
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1、第十三章第十三章 流式细胞术流式细胞术n流式荧光免疫技术:流式荧光免疫技术:是以流式细胞仪为检是以流式细胞仪为检测手段的一项能快速、精确地对单个细胞理测手段的一项能快速、精确地对单个细胞理化特性进行多参数定量分析和纯化(对特定化特性进行多参数定量分析和纯化(对特定群体加以分选)的群体加以分选)的现代细胞分析技术现代细胞分析技术。n流式细胞仪流式细胞仪(flow cytometry,FCM):):集集激光技术、电子物理技术、光电测量技术、激光技术、电子物理技术、光电测量技术、电子计算机技术、细胞荧光化学技术、单克电子计算机技术、细胞荧光化学技术、单克隆抗体技术为一体的一种新型高科技仪器。隆抗体技
2、术为一体的一种新型高科技仪器。流式细胞术最大的特点是能在保持细胞及流式细胞术最大的特点是能在保持细胞及细胞器或微粒的结构及功能不被破坏的状态下,细胞器或微粒的结构及功能不被破坏的状态下,通过荧光探针的协助,通过荧光探针的协助,从分子水平上获取多种从分子水平上获取多种信号对细胞进行定量分析或纯化分选信号对细胞进行定量分析或纯化分选。细胞不被破坏,单个细胞,测量快速、大量、多参数、细胞不被破坏,单个细胞,测量快速、大量、多参数、准确、灵敏、定量准确、灵敏、定量流式细胞术的特点流式细胞术的特点 流式细胞仪流式细胞仪是测量染色细胞标记物荧是测量染色细胞标记物荧光强度的细胞分析仪,是在单个细胞分光强度的
3、细胞分析仪,是在单个细胞分析和分选基础上发展起来的对细胞的物析和分选基础上发展起来的对细胞的物理或化学性质(如大小、内部结构、理或化学性质(如大小、内部结构、DNADNA、RNARNA、蛋白质、抗原等)进行快速、蛋白质、抗原等)进行快速测量并可分类收集的高技术。测量并可分类收集的高技术。第一节第一节 概概 述述细胞组成(结构)细胞组成(结构)细胞功能细胞功能大小、粒度大小、粒度细胞表面细胞表面/胞浆胞浆/核核-特异性抗原特异性抗原表面面积、核浆比例表面面积、核浆比例细胞活性细胞活性DNADNA含量与细胞周期含量与细胞周期胞内细胞因子胞内细胞因子RNARNA、蛋白质含量、蛋白质含量激素结合位点激
4、素结合位点钙离子钙离子,PH,PH值值,膜电位膜电位 酶活性、细胞受体酶活性、细胞受体流式细胞仪常检测的细胞特性流式细胞仪常检测的细胞特性 (1 1)液流系统)液流系统 (2 2)光学系统)光学系统 (3 3)电子数据处理系统)电子数据处理系统 (4 4)分选系统)分选系统一、流式细胞仪的基本结构一、流式细胞仪的基本结构由样本和鞘液组成。由样本和鞘液组成。待测细胞待测细胞 单个细胞的悬液单个细胞的悬液 荧光染料标记的荧光染料标记的单抗对其染色单抗对其染色 受清洁气体压力受清洁气体压力 从样品管进从样品管进入流动室形成样本流。入流动室形成样本流。鞘液:辅助样本流被正常检测的基质液。主要作用是鞘液
5、:辅助样本流被正常检测的基质液。主要作用是包裹样本流的周围,保持样本流中细胞处于喷嘴中心包裹样本流的周围,保持样本流中细胞处于喷嘴中心位置,防止其靠近孔壁而阻塞喷孔。位置,防止其靠近孔壁而阻塞喷孔。(1)液流系统:)液流系统:流动室、液流驱动系统流动室、液流驱动系统喷嘴喷嘴FluorescenceFluorescencesignalssignalsFocused laserFocused laserbeambeam鞘液鞘液液流系统(流动室、液流驱动系统)示意图液流系统(流动室、液流驱动系统)示意图进样孔进样孔荧光信号荧光信号激光束激光束流动室流动室FCMFCM的液流系统(如的液流系统(如何形成
6、单个细胞流)何形成单个细胞流)样本管样本管鞘液管鞘液管液流中心由单列匀速运动颗粒组成的液柱u激光光源:激光光源:气冷式氩离子激光器气冷式氩离子激光器u分色反光镜:分色反光镜:反射较长波长的光,通过较反射较长波长的光,通过较短波长的光短波长的光u光束成形器光束成形器:两十字交叉放置的透镜:两十字交叉放置的透镜u透镜组透镜组:形成平行光,除去室内光:形成平行光,除去室内光u滤片滤片:长通、短通、带通:长通、短通、带通u光电倍增管光电倍增管:FS,SSFS,SS(散射光),(散射光),FL1,FL2,FL3,FL4FL1,FL2,FL3,FL4(荧光)(荧光)(2)光学系统:激光光源、光收集系统)光
7、学系统:激光光源、光收集系统FlowFlowTipTipLaserLaserSS and FLSS and FLDetectorDetectorFS DetectorFS Detector光学系统示意图光学系统示意图激光光源单波长、高强度、高稳定性单波长、高强度、高稳定性多采用氩离子激光器或氦氖激光器多采用氩离子激光器或氦氖激光器一般选配一般选配24根激光,根激光,488nm、633nm和和355nm、407nmUV激光激光最多检测最多检测13个荧光参数个荧光参数 Longpass Shortpass Bandpass460 500 540460 500 540460 500 540SP 50
8、0SP 500LP 500LP 500BP500/50BP500/50光收集系统:滤光片 光收集系统:光电倍增管(光收集系统:光电倍增管(PMT)FACSCalibur 光路图主要由计算机及其软件组成主要由计算机及其软件组成(3)电子数据处理系统)电子数据处理系统FACSCalibur特点:特点:光路调节系统固定光路调节系统固定自动化程度高自动化程度高操作简便操作简便使用寿命长使用寿命长配备配备1-21-2根激光根激光细胞分选速度慢,细胞分选速度慢,细胞分选速度慢,细胞分选速度慢,主要用于细胞分析主要用于细胞分析主要用于细胞分析主要用于细胞分析临床型(台式机)临床型(台式机)BD LSRFAC
9、S Vantage DiVa科研型(大型机)特点:特点:多数字化多数字化适用用各类细胞分选适用用各类细胞分选4路分选路分选FACSAria科研型特点:特点:特点:特点:分辨率高分辨率高分辨率高分辨率高选配多种波长和选配多种波长和选配多种波长和选配多种波长和类型激光器类型激光器类型激光器类型激光器可把感兴趣细胞可把感兴趣细胞可把感兴趣细胞可把感兴趣细胞分选到特定培养孔分选到特定培养孔分选到特定培养孔分选到特定培养孔或板上(或板上(或板上(或板上(4 4路和路和路和路和2424孔板)孔板)孔板)孔板)适用于高速分选适用于高速分选适用于高速分选适用于高速分选和多色分析和多色分析和多色分析和多色分析配
10、有分选装置,分选带有某种配有分选装置,分选带有某种特性的细胞特性的细胞(4)分选系统)分选系统采用激光作为激发光源,保证其具有更好的单色性与激发采用激光作为激发光源,保证其具有更好的单色性与激发效率;效率;利用荧光染料与单克隆抗体技术结合的标记技术,保证检利用荧光染料与单克隆抗体技术结合的标记技术,保证检测的灵敏度和特异性;测的灵敏度和特异性;用计算机系统对流动的单细胞悬液中单个细胞的多个参数用计算机系统对流动的单细胞悬液中单个细胞的多个参数信号进行数据处理分析,保证了检测速度与统计分析精确信号进行数据处理分析,保证了检测速度与统计分析精确性。性。第二节第二节 工作原理工作原理(一)基本工作原
11、理(一)基本工作原理单细胞液柱已标记的单细胞悬液和鞘液硅化管流动室喷嘴荧光检测系统和散射光感受系统收集光信号荧光染料被激发发光光电倍增管脉冲信号计算机系统分析结果放大垂直相交形成稳态水平激光与之基本过程基本过程区别区别流式细胞仪流式细胞仪显微镜显微镜光源光源激光激光自然光、灯光自然光、灯光对象对象细胞、生物粒子细胞、生物粒子细胞、组织等细胞、组织等承载工具承载工具鞘液及流动室鞘液及流动室载玻片载玻片检测信号检测信号光学信号光学信号形态及染色形态及染色放大方式放大方式PMTPMT、放大电路、放大电路目镜目镜物镜、光学放大物镜、光学放大统计统计计算机,计算机,50005000人工,人工,20020
12、0结果结果多参数,综合分析多参数,综合分析简单,单参数简单,单参数流式细胞仪与显微镜的区别流式细胞仪与显微镜的区别 细胞在液柱中与激光束相交时细胞在液柱中与激光束相交时向周围向周围360立体角方向散射的光线立体角方向散射的光线信号,它的强弱与细胞的大小、形信号,它的强弱与细胞的大小、形状、胞内颗粒折射等有关,主要分状、胞内颗粒折射等有关,主要分为为前向散射光前向散射光和侧向散射光侧向散射光。(二)散射光的测定(二)散射光的测定前向散射光前向散射光(forward scatter,forward scatter,FSFS):激光束照射细胞时,光激光束照射细胞时,光以相对轴较小角度以相对轴较小角度
13、(0.5(0.51010)向前方散射的讯号用于检测细向前方散射的讯号用于检测细胞等粒子的表面属性,信号强弱与细胞体积大小成正比胞等粒子的表面属性,信号强弱与细胞体积大小成正比。FALS SensorLaser前向散射光示意图前向散射光示意图侧向散射光(侧向散射光(side scatter,SSside scatter,SS):):激光束照射细激光束照射细胞时,光以胞时,光以9090角散射的讯号,用于检测细胞角散射的讯号,用于检测细胞内部内部结构属性。结构属性。FALS Sensor90LS SensorLaser侧向散射光侧向散射光示意图示意图 测得的测得的FSFS与与SSSS信信号通过计算机
14、处理,号通过计算机处理,可得到可得到FS-SSFS-SS图,由图,由此可仅用散射光信号此可仅用散射光信号对未染色的活细胞进对未染色的活细胞进行分析或分选。行分析或分选。此为血细胞分类此为血细胞分类的基本原理,但不能的基本原理,但不能分析表面分子。分析表面分子。淋巴细胞淋巴细胞单核细胞单核细胞中性粒细胞中性粒细胞光散射测量最有效用途:光散射测量最有效用途:从非均一群体中鉴别出某些亚群从非均一群体中鉴别出某些亚群 荧光信号由被检细胞上标记的特异性荧光染料受激荧光信号由被检细胞上标记的特异性荧光染料受激发后产生,发射的荧光波长与激发光波长不同。发后产生,发射的荧光波长与激发光波长不同。每种荧光染料会
15、产生特定波长的荧光和颜色,通过每种荧光染料会产生特定波长的荧光和颜色,通过波长选择通透性滤片,可将不同波长的散射光和荧波长选择通透性滤片,可将不同波长的散射光和荧光信号区分开,送入不同的光电倍增管。光信号区分开,送入不同的光电倍增管。选择不同的单抗及染料就可同时测定一个细胞上的选择不同的单抗及染料就可同时测定一个细胞上的多个不同特征。多个不同特征。线性放大器和对数放大器线性放大器和对数放大器(三)荧光测量(三)荧光测量荧光染料的特性荧光染料的特性激发波长激发波长(EXCITING)(EXCITING)发射波长发射波长(EMISSION)(EMISSION)光谱交叉Emission wavele
16、ngth(nm)530 580 630 680 730 780FITCPEPE-TRPE-CY54 colors-simultaneous collection两色以上荧两色以上荧光分析存在光分析存在 光谱交叉光谱交叉荧光补偿荧光补偿荧光补偿荧光补偿方法方法所有补偿调为所有补偿调为“0”调节电压,用同调节电压,用同型对照或阴性对照,型对照或阴性对照,使阴性群位于使阴性群位于“左左下角下角”依单阳群体调节依单阳群体调节荧光补偿荧光补偿 通过流式细胞仪进行细胞分选通过流式细胞仪进行细胞分选主要是在对具有某种特征的细胞需主要是在对具有某种特征的细胞需进一步培养和研究时进行的。进一步培养和研究时进行的
17、。(四)细胞分选原理(四)细胞分选原理细胞悬液形成液流柱细胞悬液形成液流柱流动室振动流动室振动液流断裂成液滴液流断裂成液滴空白液滴空白液滴含特定细胞的含特定细胞的液滴液滴弃去弃去偏转落入收集器偏转落入收集器压电晶体压电晶体产生产生机械振动机械振动不充电不充电充电充电1、分选基本原理、分选基本原理细胞分选系统分选速度分选速度:单位时间内分选的细胞数量。与悬单位时间内分选的细胞数量。与悬液中细胞的含量成正比。液中细胞的含量成正比。分选纯度分选纯度:分选出的目的细胞占所有收获细胞分选出的目的细胞占所有收获细胞的百分率。的百分率。分选收获率分选收获率:实际收获的分选细胞与设定通过实际收获的分选细胞与设
18、定通过测量点的分选细胞之间的比率。与纯度成反比。测量点的分选细胞之间的比率。与纯度成反比。分选得率分选得率:从一群体细胞悬液中分辨出目的细从一群体细胞悬液中分辨出目的细胞的总量,再经分选后得到目的细胞的实际得率。胞的总量,再经分选后得到目的细胞的实际得率。与分选速度成反比。与分选速度成反比。2、分选的技术要求、分选的技术要求参数:参数:FS,SS,FLFS,SS,FL数据显示方式数据显示方式 (单参数直方图(单参数直方图 、双、双参数散点图参数散点图 、二维等高图、二维等高图 、假三维、假三维等高图等高图 、三参数散点图、三参数散点图 )设门分析技术设门分析技术 第三节第三节 数据显示方式数据
19、显示方式FSFS:反映颗粒的大小:反映颗粒的大小SSSS:反映颗粒的内部结构复杂程度:反映颗粒的内部结构复杂程度FLFL:反映颗粒被染上的荧光数量多少:反映颗粒被染上的荧光数量多少(一)(一)参数参数单参数直方图单参数直方图双参数直方图双参数直方图:点图点图 二维等高图二维等高图 假三维等高图假三维等高图三参数直方图三参数直方图多参数分析多参数分析直分析方图直分析方图设门分析设门分析:REGION和和GATE设置设置(二)数据显示方式(二)数据显示方式 由一维参数由一维参数(散射光或荧光散射光或荧光)与颗粒计数与颗粒计数(COUNT)构成,反映同样散射光或荧光构成,反映同样散射光或荧光强度的颗
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- 细菌学 检验 13 细胞 技术 课件
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