流式细胞仪原理及应用.ppt
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1、致:致:流式细胞术概述流式细胞术概述流式细胞术的基本概念流式细胞术的基本概念=流式细胞术(流式细胞术(Flow Flow CytometryCytometry,简称简称FCMFCM)是一种可以快速、是一种可以快速、准确、客观,并且能够同时检测快速直线准确、客观,并且能够同时检测快速直线流动状态流动状态中的中的单单个个微粒(通常是细胞)的多项特性,并加以定量的技术,微粒(通常是细胞)的多项特性,并加以定量的技术,同时可以对特定群体加以分选同时可以对特定群体加以分选=研究对象为生物颗粒,如各种细胞、微生物及人工合成微研究对象为生物颗粒,如各种细胞、微生物及人工合成微球等球等=研究的微粒特性包括多种
2、物理及生物学特征,并加以定量研究的微粒特性包括多种物理及生物学特征,并加以定量流式细胞仪的检测范围流式细胞仪的检测范围 细胞结构细胞结构细胞大小细胞大小细胞颗粒度细胞颗粒度细胞表面积细胞表面积核浆比例核浆比例DNADNA含量与细胞周期含量与细胞周期RNARNA含量含量蛋白质含量蛋白质含量 细胞功能细胞功能细胞表面细胞表面/胞浆胞浆/核的特异性抗原核的特异性抗原细胞活性细胞活性细胞内细胞内/外的细胞因子外的细胞因子激素结合位点、细胞受体激素结合位点、细胞受体蛋白磷酸化蛋白磷酸化pHpH值值钙离子浓度钙离子浓度细胞膜电位、线粒体膜电位细胞膜电位、线粒体膜电位 流式细胞仪的原理流式细胞仪的原理液流系
3、统:鞘液包绕着单行排列的细胞依次高速通过流动池,液流系统:鞘液包绕着单行排列的细胞依次高速通过流动池,而激光聚焦于流动池中心的样本流上,随后经检测的样本和而激光聚焦于流动池中心的样本流上,随后经检测的样本和鞘液流向废液桶。鞘液流向废液桶。光学系统:经荧光染色的细胞在激光的照射下产生散射光学系统:经荧光染色的细胞在激光的照射下产生散射光和荧光信号,同时被前向光电二极管和一组光电倍增光和荧光信号,同时被前向光电二极管和一组光电倍增管(管(PMT)接收,荧光信号经一系列双色性反射镜和带)接收,荧光信号经一系列双色性反射镜和带通或长通滤光片的分离,形成多个不同波长的荧光信号通或长通滤光片的分离,形成多
4、个不同波长的荧光信号电子系统:荧光信号和散射光信号经二极管和电子系统:荧光信号和散射光信号经二极管和PMT接收后接收后可转换为电信号,再通过模可转换为电信号,再通过模/数转换器转换为可被计算机识数转换器转换为可被计算机识别的数字信号,以图形的形式呈现给操作者别的数字信号,以图形的形式呈现给操作者散射光信号散射光信号FALS SensorLaser散射光信号散射光信号Right Angle Light Right Angle Light Detector Detector Cell Complexity Cell ComplexitySSCSSCForward Light Detector Fo
5、rward Light Detector Cell Surface Area Cell Surface Area FSCFSCIncident Incident Light Light SourceSource=前向角散射光(前向角散射光(FSC,Forward ScatterFSC,Forward Scatter)细胞相对大小及其表面积细胞相对大小及其表面积 =侧向角散射光(侧向角散射光(SSC,Side ScatterSSC,Side Scatter)细胞颗粒度及细胞内细胞器的相对复杂性细胞颗粒度及细胞内细胞器的相对复杂性外周全血细胞散射光双参数点图外周全血细胞散射光双参数点图(红细胞溶解
6、后)(红细胞溶解后)GranulocytesMonocytesLymphocytes流式细胞仪的检测信号流式细胞仪的检测信号荧光信号荧光信号使用荧光标记的单克隆抗体染色,做多色分析使用荧光标记的单克隆抗体染色,做多色分析荧光信号的强弱,反映了细胞抗原的表达含量荧光信号的强弱,反映了细胞抗原的表达含量荧光信号荧光信号双色直接染色双色直接染色数据存储数据存储FCS2.0格式格式常以列表模式(常以列表模式(LISTMODE):将每个细胞的每个检测参:将每个细胞的每个检测参量依次排列顺序存储量依次排列顺序存储FITC/PE双染样本双染样本数据显示数据显示直方图(直方图(Histogram)二维点图(二
7、维点图(DotPlot)等高线图(等高线图(ContourPlot)密度图(密度图(Density)三维图(三维图(3DPlot)等)等单参数直方图分析单参数直方图分析数据分析数据分析=直方图分析直方图分析多参数散点图分析多参数散点图分析数据分析数据分析=等高图和密度图分析等高图和密度图分析数据分析数据分析=三维图分析三维图分析流式细胞仪的应用流式细胞仪的应用流式细胞仪的临床应用流式细胞仪的临床应用=HIVHIV免疫分型,免疫分型,CD4CD4绝对计数绝对计数=淋巴细胞亚群分析淋巴细胞亚群分析=白血病和淋巴瘤的免疫分型白血病和淋巴瘤的免疫分型=肿瘤的细胞周期和倍体分析肿瘤的细胞周期和倍体分析=
8、网织红细胞计数网织红细胞计数=细胞移植的免疫状态监测细胞移植的免疫状态监测=干细胞计数干细胞计数=阵发性血红蛋白尿阵发性血红蛋白尿=HLA-B27HLA-B27检查检查=血小板功能及相关疾病血小板功能及相关疾病流式细胞仪的科研应用流式细胞仪的科研应用=免疫功能研究免疫功能研究=血小板分析(心脑血管疾病)血小板分析(心脑血管疾病)=细胞周期和倍体分析细胞周期和倍体分析=细胞凋亡细胞凋亡=干细胞研究干细胞研究=树突细胞研究树突细胞研究=肿瘤相关基因表达的研究肿瘤相关基因表达的研究=抗肿瘤药物作用机制以及多药耐药性的研究抗肿瘤药物作用机制以及多药耐药性的研究=放疗放疗/化疗疗效的研究化疗疗效的研究淋
9、巴细胞亚群分析淋巴细胞亚群分析使用经荧光素标记的特异单克隆抗体,进行多色使用经荧光素标记的特异单克隆抗体,进行多色染色,同时分析淋巴细胞膜上多种白细胞分化抗染色,同时分析淋巴细胞膜上多种白细胞分化抗原(原(CDCD分子)的表达,可以将淋巴细胞亚群区分分子)的表达,可以将淋巴细胞亚群区分开,进行定性分析开,进行定性分析各淋巴细胞亚群的百分含量各淋巴细胞亚群的百分含量淋巴细胞亚群的绝对计数,进行定量分析淋巴细胞亚群的绝对计数,进行定量分析淋巴细胞亚群分析淋巴细胞亚群分析根据功能,淋巴细胞主要分为根据功能,淋巴细胞主要分为B B淋巴细胞(淋巴细胞(CD19+CD19+),),与体液免疫有关与体液免疫
10、有关T T淋巴细胞(淋巴细胞(CD3+CD3+),),与细胞免疫有关与细胞免疫有关总总T T和总和总B B可以用来判断某些免疫缺陷和自身免疫性疾病可以用来判断某些免疫缺陷和自身免疫性疾病 NKNK细胞(细胞(CD3-CD16+56+CD3-CD16+56+),),行使免疫监控功能,行使免疫监控功能,能能够介导对某些肿瘤细胞和病毒感染细胞的细胞毒性作够介导对某些肿瘤细胞和病毒感染细胞的细胞毒性作用。用。淋巴细胞亚群分析淋巴细胞亚群分析根据根据CD4CD4、CD8CD8表达,表达,T T淋巴细胞又分为淋巴细胞又分为T T辅助辅助/诱导细胞(诱导细胞(CD3+CD4+CD3+CD4+)T T抑制抑制
11、/细胞毒性细胞(细胞毒性细胞(CD3+CD8+CD3+CD8+)Th/Ts Th/Ts 评价那些自身免疫失调、被怀疑是免疫失调评价那些自身免疫失调、被怀疑是免疫失调或已知患有免疫缺陷的病人的免疫状态或已知患有免疫缺陷的病人的免疫状态诊断原发性免疫缺陷病(如先天性无诊断原发性免疫缺陷病(如先天性无r球蛋白血症)或继发性球蛋白血症)或继发性免疫缺陷病(如免疫缺陷病(如AIDS)造血干细胞移植后免疫重建(造血干细胞移植后免疫重建(6个月个月NK;9个月个月T、B)Th/TsTh/Ts:机体免疫功能亢进机体免疫功能亢进:自身免疫性疾病,如:自身免疫性疾病,如SLESLE、类风、类风湿性关节炎等(治疗有
12、效恢复正常)湿性关节炎等(治疗有效恢复正常)Th/TsTh/Ts:机体免疫功能低下机体免疫功能低下:AIDSAIDS、病毒感染、慢性活动性、病毒感染、慢性活动性肝炎和活动性肝硬化、再障、结核、肿瘤等肝炎和活动性肝硬化、再障、结核、肿瘤等移植后动态免疫监测:移植后动态免疫监测:急排临床症状出现前急排临床症状出现前1-51-5天,活化天,活化T T和和Th/TsTh/Ts持续持续,1.21.2预示急排;预示急排;Th/TsTh/Ts持续持续 表明可能感染,比值表明可能感染,比值1.081.08,可能性大,可能性大,0.20.2应停用免疫抑应停用免疫抑制剂;制剂;实体肿瘤疗效和病人免疫状态观察实体肿
13、瘤疗效和病人免疫状态观察治疗前常伴治疗前常伴T T 、Th/TsTh/Ts,放,放/化疗有效可恢复;化疗有效可恢复;淋巴细胞免疫表型正常或治疗后能恢复正常者预后常较好;淋巴细胞免疫表型正常或治疗后能恢复正常者预后常较好;探索疾病发病机理、进程和预后(炎症、肿瘤)探索疾病发病机理、进程和预后(炎症、肿瘤)临床意义临床意义判断病人的机体免疫状态判断病人的机体免疫状态常见疾病的常见疾病的T 淋巴细胞的变化淋巴细胞的变化:CD4+CD8+CD4+/CD8+类风湿性关类风湿性关节炎节炎 (活动期)(活动期)系统性红斑狼疮系统性红斑狼疮 -或或 (活动期)(活动期)多发性硬化症多发性硬化症 重症肌无力重症
14、肌无力 膜型肾小球肾炎膜型肾小球肾炎 胰岛素依赖性糖尿病胰岛素依赖性糖尿病 乙型肝炎乙型肝炎 自身溶血性贫血自身溶血性贫血 上呼吸道感染上呼吸道感染 常见疾病的常见疾病的T 淋巴细胞的变化淋巴细胞的变化 CD3+CD4+CD8+CD4+/CD8+肿瘤肿瘤 再障及粒细胞减少症再障及粒细胞减少症 巨细胞病毒感染巨细胞病毒感染 血小板减少血小板减少 活动性特应性皮炎活动性特应性皮炎 过敏性皮炎过敏性皮炎 淋巴细胞亚群双色分析淋巴细胞亚群双色分析12%76%49%26%11%AIDS 病人病人T亚群分析亚群分析27-51%15-44%50-84%先天性无先天性无 r 球蛋白血症球蛋白血症5-18%乳腺
15、癌患者乳腺癌患者T淋巴细胞亚群变化淋巴细胞亚群变化TriTEST/MultiTestTriTEST/MultiTest与与T T淋巴细胞绝对计数淋巴细胞绝对计数使用三色试剂或四色免洗试剂使用三色试剂或四色免洗试剂样本使用样本使用EDTAEDTA抗凝全血,用血量抗凝全血,用血量5050uLuL免洗操作,减少细胞丢失免洗操作,减少细胞丢失绝对计数绝对计数TruCOUNTTruCOUNT管预先加有已知数量微球,在流式细管预先加有已知数量微球,在流式细胞仪上直接得到胞仪上直接得到T T淋巴细胞亚群的绝对含量,提高工作效淋巴细胞亚群的绝对含量,提高工作效率和计数的精确度率和计数的精确度单平台计数单平台计
16、数报告报告T T淋巴细胞及淋巴细胞及THTH、TSTS百分含量、绝对含量和百分含量、绝对含量和H/SH/S比值比值TriTEST CD4/CD8/CD3TriTEST CD4/CD8/CD3分析分析与与T T淋巴细胞绝对计数淋巴细胞绝对计数h%T LymphCD3+Abs CnthCD3+CD4+%T LymphCD3+CD4+Abs CnthCD3+CD8+%T LymphCD3+CD8+Abs CnthT H/S RatioMultiTEST CD3/CD8/CD45/CD4MultiTEST CD3/CD15+56/CD45/CD19淋巴细胞淋巴细胞活化功能研究活化功能研究T淋巴细胞活化
17、淋巴细胞活化细胞数目增殖细胞数目增殖细胞表面表达细胞表面表达活化标记活化标记分泌细胞因子分泌细胞因子CFSE示踪原理羟基荧光素二醋酸盐琥珀酰亚胺脂(CFSE)是一种可穿透细胞膜的荧光染料,CFSE进入细胞后可以不可逆地与细胞内的氨基结合偶联到细胞蛋白质上。当细胞分裂时,CFsE标记荧光可平均分配至两个子代细胞中,因此其荧光强度是亲代细胞的一半。这样,在一个增殖的细胞群中,各连续代细胞的荧光强度呈对递减,利用流式细胞仪在488nm激发光和荧光检测通道可对其进行分析。体内、体外实验均可以应用Dilution of CFSE with cell divisionLyons and Parish,19
18、94JIM,171;131Divisions:3 2 1 0CFSEFL-1(Log)Divisions:3 2 1 0葡萄球菌肠毒素刺激牛时间变化示意图,T淋巴细胞活化淋巴细胞活化细胞数目增殖细胞数目增殖细胞表面表达细胞表面表达活化标记活化标记分泌细胞因子分泌细胞因子T细胞激活抗原表达的动力学曲线细胞激活抗原表达的动力学曲线FastImmune Assay System快速全面检测淋巴细胞功能快速全面检测淋巴细胞功能 BDFastImmuneActivationSystem快速免疫活化检测系统快速免疫活化检测系统lymphocyte Activation4hStain15minLyse/Fi
19、x15minAcqusitionerythrocytestimulus优点优点快速快速全程全程单单核核细细胞胞成成熟熟粒粒细细胞胞原原幼幼细细胞胞,在在红红细细胞胞中中不不表表达达;SSC是是侧侧向向角角参参数数,反反应应细细胞胞的的颗颗粒粒度度(成成熟熟粒粒细细胞胞单单核核细细胞胞原原幼幼细细胞胞淋淋巴巴细细胞胞)。目前,国际上采用CD45SSC设设门门(Gating),可非常轻松地将白血病细胞与正常细胞分开,增加白血病免疫分型的准确性CD45的临床应用的临床应用用用CD45-SSC设设门门寻寻找找异异常常细细胞胞,将将细细胞胞分分为为5个个群群体体,当幼稚细胞达70-80%时,即可大致估计
20、AL的类型。骨髓成分复杂,各种大小和分化程度的细胞均有,若不用CD45-SSC设门,我们检测到的阳性细胞的百分率是以总细胞为分母来计算,当时以阳性细胞大于20%为界线,现在以CD45-SSC设门,排除了正常细胞的干扰,阳性细胞的百分率是以幼稚细胞为分母,因此再以阳性细胞20%作界线则不太合适了,所以,用CD45-SSC设门寻找异常细胞时,以定性比定量更重要。正常人血液白细胞免疫表型散点图正常人血液白细胞免疫表型散点图正常人血液细胞免疫表型正常人血液细胞免疫表型T淋淋 巴巴 细细 胞胞:CD45+、CD3+/CD4+、CD3+/CD8+、CD5+/CD7+,部部分分细细胞胞CD(16+56)+,
21、无无CD4+CD8+双双阳性细胞阳性细胞B淋淋巴巴细细胞胞:CD45+、CD10-/CD19+、CD20+/CD22+、HLA-DR+/CD13-NK细胞:细胞:CD45+、CD(16+56)+/CD3-单核细胞:单核细胞:CD45+、HLA-DR+/CD13+、CD14+/CD33+中中性性粒粒细细胞胞:CD45+、HLA-DR-/CD13+、CD14-/CD33+,CD13比比CD33表达更高表达更高嗜嗜 酸酸 性性 粒粒 细细 胞胞:CD45+、HLA-DR-/CD13+、CD14-/CD33+,CD13比比CD33表达更高表达更高正常人骨髓有核细胞免疫表型散点图正常人骨髓有核细胞免疫表
22、型散点图正常人骨髓细胞免疫表型正常人骨髓细胞免疫表型淋巴细胞:CD45+、CD34-/CD38+、CD5+/CD7+(T淋巴细胞);CD10-/CD19(B淋巴细胞)单核细胞:CD45+,CD34-/CD38+、HLA-DR+/CD13+、CD14+/CD33+、CD36+/GlyA-粒系细胞:原粒细胞CD45+、CD34+/CD38+、CD14-/CD33+、HLA-DR+/CD13+早幼粒细胞及其以下各阶段中性粒细胞:CD45+、CD34-/CD38+、CD14-/CD33+、HLA-DR-/CD13+,与原粒细胞或更幼稚细胞的表型有明显差异巨核细胞:CD45+、CD41+/CD61+幼红
23、细胞:CD45-、CD36+/GlyA+B-ALLB-ALL免疫表型免疫表型 HLHLA A-DRDR CD19CD19 CD10CD10 CD20CD20 CD22CD22 CD79CD79a a 其它其它 早期前早期前B B-ALLALL +-C C+/M M-+34/3834/38+普通型普通型ALLALL +-C C-/M M +34/3834/38 前前 B B-ALLALL +B B-ALLALL +-+KappaKappa+/LambdaLambda+*CD10CD10+的的 ALLALL 疗效好,有疗效好,有 CD34CD34+病人往往合并病人往往合并 t(9,22),t(9,
24、22),需强化治疗需强化治疗 成熟成熟AMLAML免疫表型免疫表型急性急性T T淋巴细胞白血病(淋巴细胞白血病(T-ALLT-ALL)骨髓细胞免疫分型散点图骨髓细胞免疫分型散点图急性早幼粒细胞白血病(急性早幼粒细胞白血病(AML-M3AML-M3)骨髓细胞免疫分型散点图骨髓细胞免疫分型散点图FCMFCM在临床血液学中的应用在临床血液学中的应用能正确区别AML和ALL,并能进一步区别ALL中的T系和B系及亚型能正确鉴别AML中难于鉴别的M0、M6、M7诊断双系或双表型白血病发现仅表达个别次要非本系列相关抗原的白血病诊断少见疑难白血病(如HCL)免疫分型免疫分型 对下列情况具有重要意义对下列情况具
25、有重要意义 用形态学、细胞化学染色不能肯定细胞来源的白血病。用形态学、细胞化学染色不能肯定细胞来源的白血病。形形态态学学为为急急性性淋淋巴巴细细胞胞白白血血病病(ALLALL)或或急急性性未未分分化化白白血病(血病(AULAUL)但缺乏特异性淋巴细胞系列抗原标记。但缺乏特异性淋巴细胞系列抗原标记。混合性白血病。混合性白血病。部部分分髓髓系系白白血血病病。目目前前,免免疫疫分分型型对对粒粒-单单核核细细胞胞和和单单核细胞白血病的鉴别尚有一定困难。核细胞白血病的鉴别尚有一定困难。慢性淋巴细胞白血病。慢性淋巴细胞白血病。微小残留白血病。微小残留白血病。阵发性血红蛋白尿阵发性血红蛋白尿PNH=阵发性血
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- 关 键 词:
- 细胞 原理 应用
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