流式细胞术精选PPT.ppt
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1、关于流式细胞术课件课件课件第1页,讲稿共125张,创作于星期二第一节第一节 流式细胞术概述流式细胞术概述第2页,讲稿共125张,创作于星期二流式细胞术流式细胞术=流式细胞术(流式细胞术(Flow Cytometry,Flow Cytometry,简称简称FCMFCM)是一种可以快)是一种可以快速、准确、客观,并且同时检测单个微粒(通常是细胞)速、准确、客观,并且同时检测单个微粒(通常是细胞)的多项特性的技术,同时可以对特定群体加以分选的多项特性的技术,同时可以对特定群体加以分选第3页,讲稿共125张,创作于星期二 流式细胞术最大的特点是能在保持细胞及细流式细胞术最大的特点是能在保持细胞及细胞器
2、或微粒的结构及功能不被破坏的状态下,通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,从分子水平上获取多种信号过荧光探针的协助,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。对细胞进行定量分析或纯化分选。细胞不被破坏,测量快速、大量、准确、灵敏、定量细胞不被破坏,测量快速、大量、准确、灵敏、定量流式细胞术的特点流式细胞术的特点第4页,讲稿共125张,创作于星期二流式细胞仪流式细胞仪 流式细胞仪流式细胞仪 是测量染色细胞标记物荧光强度是测量染色细胞标记物荧光强度的细胞分析仪,是在单个细胞分析和分选基础的细胞分析仪,是在单个细胞分析和分选基础上发展起来的对细胞的物理或化学性质(
3、如大上发展起来的对细胞的物理或化学性质(如大小、内部结构、小、内部结构、DNADNA、RNARNA、蛋白质、抗原等)、蛋白质、抗原等)进行快速测量并可分类收集的高技术。进行快速测量并可分类收集的高技术。第5页,讲稿共125张,创作于星期二BD LSR第6页,讲稿共125张,创作于星期二通过流式细胞仪我们可以得到以下信息通过流式细胞仪我们可以得到以下信息 -相对细胞大小相对细胞大小 -相对细胞颗粒密度和内部复杂度相对细胞颗粒密度和内部复杂度 -染色过细胞的相对荧光强度染色过细胞的相对荧光强度第7页,讲稿共125张,创作于星期二细胞组成细胞组成细胞功能细胞功能大小大小细胞表面细胞表面/胞浆胞浆/核
4、核-特异性抗原特异性抗原粒度粒度细胞活性细胞活性DNA,RNADNA,RNA含量含量胞内细胞因子胞内细胞因子蛋白质含量蛋白质含量激素结合位点激素结合位点钙离子钙离子,PH,PH值值,膜电位膜电位酶活性酶活性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第8页,讲稿共125张,创作于星期二基础研究基础研究 淋巴细胞功能、树突状细胞(淋巴细胞功能、树突状细胞(DCDC)研究、造血干细胞)研究、造血干细胞研究、细胞周期分析、细胞凋亡分析、凋亡相关蛋白分研究、细胞周期分析、细胞凋亡分析、凋亡相关蛋白分析、细胞功能研究、多药耐药基因研究(析、细胞功能研究、多药耐药基因研究(MDRMDR)、肿瘤)、
5、肿瘤相关基因表达研究、相关基因表达研究、RNARNA测定、测定、DNADNA测定、总蛋白测定、测定、总蛋白测定、癌基因和抑癌基因表达产物测定、癌基因和抑癌基因表达产物测定、血管内皮细胞研究血管内皮细胞研究第9页,讲稿共125张,创作于星期二临床研究临床研究 淋巴细胞亚群测定、血小板分析、网织红细胞分析、淋巴细胞亚群测定、血小板分析、网织红细胞分析、白血病和淋巴瘤免疫分型、白血病和淋巴瘤免疫分型、HLA-B27HLA-B27分析、分析、PNHPNH诊断、人类诊断、人类同种异体器官移植中应用、细胞因子测定、同种异体器官移植中应用、细胞因子测定、AIDSAIDS诊断诊断与治疗和疗效评价、与治疗和疗效
6、评价、flow-FISHflow-FISH法测定端粒长度法测定端粒长度第10页,讲稿共125张,创作于星期二第二节第二节流式细胞仪工作原理流式细胞仪工作原理第11页,讲稿共125张,创作于星期二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;率;利用荧光染料与单克隆抗体技术结合的标记技术,保证检测的灵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;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信号进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
7、确性。行数据处理分析,保证了检测速度与统计分析精确性。一、工作原理一、工作原理 第12页,讲稿共125张,创作于星期二基本工作原理基本工作原理第13页,讲稿共125张,创作于星期二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第14页,讲稿共125张,创作于星期二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
8、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,200200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第15页,讲稿共125张,创作于星期二现代流式细胞仪包括现代流式细胞仪包括液流系统液流系统 聚焦细胞以供检测光学系统光学系统 激发和收集光信号 电子系统电子系统 将光信号转化为电信号,并使其数字化以供计算机分析细胞分选系统细胞分选系统 第16页,讲稿共125张,创作于星期二由样本和鞘液组
9、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 荧光染料标记的单荧光染料标记的单抗对其染色抗对其染色 受清洁气体压力受清洁气体压力 从样品管进入流从样品管进入流动室形成样本流动室形成样本流鞘液:辅助样本流被正常检测的基质液。主要作用是包裹样本鞘液: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位置,防止其靠近流的周围,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。孔壁而阻塞喷孔。1.液流系统液流系统第17页,讲稿共125张,创作于星期二液流系统液流系统液流系统将样本悬液聚焦在光源的中心处液流系统将样本悬液聚焦在光源的中心处
10、第18页,讲稿共125张,创作于星期二喷嘴喷嘴FluorescenceFluorescencesignalssignalsFocused laserFocused laserbeambeam鞘液鞘液液流系统示意图液流系统示意图第19页,讲稿共125张,创作于星期二FCMFCM的液流系统(如何的液流系统(如何形成单个细胞流)形成单个细胞流)样本管样本管鞘液管鞘液管第20页,讲稿共125张,创作于星期二激光光源:气冷式氩离子激光器激光光源:气冷式氩离子激光器分色反光镜:反射长分色反光镜:反射长/短波长,通过短短波长,通过短/长波长长波长光束成形器:两十字交叉放置的透镜光束成形器:两十字交叉放置的透
11、镜透镜组:形成平行光,除去室内光透镜组:形成平行光,除去室内光滤片:长通、短通、带通滤片:长通、短通、带通光电倍增管: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)2.2.光学系统光学系统第21页,讲稿共125张,创作于星期二FlowFlowTipTipLaserLaserSS and FLSS and FLDetectorDetectorFS DetectorFS Detector光学系统示意图光学系统示意图第22页,讲稿共125张,创作于星期二 (1)激光光源单波长、高强度、高稳定性多采用氩离子激光器或氦
12、氖激光器一般选配2-4根激光,488nm、633nm和355nm、407nmUV激光最多检测13个荧光参数 第23页,讲稿共125张,创作于星期二第24页,讲稿共125张,创作于星期二Optical Filters460 500 540460 500 540460 500 540SP 500SP 500LP 500LP 500BP500/50BP500/50LongpassShortpassBandpass第25页,讲稿共125张,创作于星期二 光收集系统:光电倍增管(光收集系统:光电倍增管(PMT)第26页,讲稿共125张,创作于星期二流式细胞仪的光信号流式细胞仪的光信号散射光信号散射光信号
13、荧光信号荧光信号第27页,讲稿共125张,创作于星期二(2)散射光信号散射光信号前向角散射光(前向角散射光(FSC,Forward ScatterFSC,Forward Scatter)入射激光的同向散射光信号细胞相对大小及其表面积。入射激光的同向散射光信号细胞相对大小及其表面积。侧向角散射(侧向角散射(SSC,Side ScatterSSC,Side Scatter)入射激光入射激光9090 角的角的散射光信号细胞粒度及细胞内相对复杂散射光信号细胞粒度及细胞内相对复杂性。性。第28页,讲稿共125张,创作于星期二前向角散射光前向角散射光 FSCFSCForward Angle Light S
14、catterFALS SensorLaser第29页,讲稿共125张,创作于星期二侧向角散射光侧向角散射光SSCSSCSide ScatterFALS Sensor90LS SensorLaser第30页,讲稿共125张,创作于星期二散射光散射光散射光能被用来区分不同细胞群体的基本形态上散射光能被用来区分不同细胞群体的基本形态上的差异的差异 -通常使用通常使用“散点图散点图”来看散射光信号来看散射光信号 -散点图上的一个点就代表一个细胞颗粒散点图上的一个点就代表一个细胞颗粒的数据的数据第31页,讲稿共125张,创作于星期二散点图散点图Dot PlotDot Plotlysed whole bl
15、ood第32页,讲稿共125张,创作于星期二 测得的测得的FSFS与与SSSS信号通信号通过计算机处理,可得到过计算机处理,可得到FS-FS-SSSS图,由此可仅用散射光信图,由此可仅用散射光信号对未染色的活细胞进行分号对未染色的活细胞进行分析或分选。析或分选。此为血细胞分类的基此为血细胞分类的基本原理,但不能分析表面本原理,但不能分析表面分子。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 第33页,讲稿共125张,创作于星期二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,
16、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。发射的荧光波长与激发光波长不同。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光信号区分开,送入不同的性滤片,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多个不同特征。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。线性放大器和对数放大器线性放大器和对数放大器(3)荧光测量)荧光测量第34页,讲稿共125张,创作于星期二荧光信号荧光
17、信号荧光信号荧光信号=荧光素吸收激光能量荧光素吸收激光能量=荧光素将吸收能量释放,转换为荧光素将吸收能量释放,转换为 振动能和热能振动能和热能 释放较入射光波长更长的光量子释放较入射光波长更长的光量子=荧光素与特异抗体结合荧光素与特异抗体结合=荧光抗体与细胞抗原结合越多,产生的荧光信号越强荧光抗体与细胞抗原结合越多,产生的荧光信号越强第35页,讲稿共125张,创作于星期二双色荧光散点图双色荧光散点图第36页,讲稿共125张,创作于星期二荧光检测器荧光检测器FluorescenceFALS SensorFluorescence detector(PMT3,PMT4 etc.)第37页,讲稿共12
18、5张,创作于星期二荧光补偿荧光补偿第38页,讲稿共125张,创作于星期二光谱交叉Emission wavelength(nm)530 580 630 680 730 780FITCPEPE-TRPE-CY54 colors-simultaneous collection两色以上荧光分析存在 光谱交叉第39页,讲稿共125张,创作于星期二荧光补偿荧光补偿方法方法所有补偿调为“0”调节电压,用同型对照或阴性对照,使阴性群位于“左下角”依单阳群体调节荧光补偿第40页,讲稿共125张,创作于星期二调与未调补偿FL1FL2第41页,讲稿共125张,创作于星期二注意!注意!用来调节补偿的用来调节补偿的FI
19、TCFITC、PEPE抗体必须有明显的阳性信号,否则就抗体必须有明显的阳性信号,否则就不会出现荧光渗漏现像,调节补偿也无从入手。不会出现荧光渗漏现像,调节补偿也无从入手。在正式数据采集前要调整好补偿,一旦数据被获取,在正式数据采集前要调整好补偿,一旦数据被获取,BDBD、CoulterCoulter仪器无法再改变补偿仪器无法再改变补偿partecpartec流式细胞仪提供软件调节补偿技术,无论何时都可重新调流式细胞仪提供软件调节补偿技术,无论何时都可重新调节节多色荧光补偿调节方法同双色法多色荧光补偿调节方法同双色法第42页,讲稿共125张,创作于星期二主要由计算机及其软件组成主要由计算机及其软
20、件组成3.3.电子系统电子系统第43页,讲稿共125张,创作于星期二4.细胞分选系统细胞分选系统第44页,讲稿共125张,创作于星期二Fluorescence Activated Cell Sorting488 nm laser+-Charged PlatesSingle cells sortedinto test tubesFALS SensorFluorescence detector第45页,讲稿共125张,创作于星期二第三节第三节流式细胞术数据显示流式细胞术数据显示第46页,讲稿共125张,创作于星期二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
21、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设置设置数据显示方式数据显示方式第47页,讲稿共125张,创作于星期二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 参参 数数第48页,讲稿共125张,创作于星期二 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)(COUNT)构成,反映同样散射光或荧光强度构成,反映同样散射光或荧光强度的颗粒数量的多少。的颗
22、粒数量的多少。(一)单参数直方图(一)单参数直方图第49页,讲稿共125张,创作于星期二单参数直方图单参数直方图细细胞胞相相对对数数量量信道信道(channel(channel )X轴:代表荧光信号或散射光信号的强度,用“通道数”表示,可以与光强度之间线性关系或对数关系Y轴:代表该通道内所出现具有相同光信号特征性细胞的频率第50页,讲稿共125张,创作于星期二双参数直方图:纵轴和横轴分别代表被测量细胞的两个测双参数直方图:纵轴和横轴分别代表被测量细胞的两个测量参数,根据这两个参数就可以确定细胞在图上的表达位量参数,根据这两个参数就可以确定细胞在图上的表达位置。置。双参数信号双参数信号通常采用对
23、数信号,最常用的是点密图,在通常采用对数信号,最常用的是点密图,在图中,每个点代表一个细胞,点图利用颗粒密度反映同图中,每个点代表一个细胞,点图利用颗粒密度反映同样散射光或荧光强度的颗粒数量的多少。样散射光或荧光强度的颗粒数量的多少。(二)双参数直方图(二)双参数直方图第51页,讲稿共125张,创作于星期二双参数直方图点图双参数直方图点图绿色荧光强度绿色荧光强度红红色色荧荧光光强强度度便于数据统计不同的细胞群可以用不同的颜色标记主要表达方式第52页,讲稿共125张,创作于星期二2.二维等高图二维等高图由类似地图上的等高线组成,其本质也是双参数由类似地图上的等高线组成,其本质也是双参数直方图。直
24、方图。等高图上每一条连续曲线上具有相同的细胞相对等高图上每一条连续曲线上具有相同的细胞相对或绝对数,即或绝对数,即“等高等高”。曲线层次越高曲线层次越高(越里面的线越里面的线)所代表的细胞数愈所代表的细胞数愈多。多。等高线越密集则表示细胞数变化率越大。等高线越密集则表示细胞数变化率越大。第53页,讲稿共125张,创作于星期二二维等高图二维等高图第54页,讲稿共125张,创作于星期二 假三维等高图假三维等高图第55页,讲稿共125张,创作于星期二三参数直方图三参数直方图第56页,讲稿共125张,创作于星期二 多参数分析:当细胞标记了多色荧光,被多参数分析:当细胞标记了多色荧光,被激发光激发后,得
25、到的荧光信号和散射光信号激发光激发后,得到的荧光信号和散射光信号可根据需要进行组合分析。可根据需要进行组合分析。(四)流式细胞仪的多参数分析(四)流式细胞仪的多参数分析第57页,讲稿共125张,创作于星期二数据分析数据分析设门设门设定阴性与阳性群体的界限设定阴性与阳性群体的界限确定阳性与阴性细胞群体确定阳性与阴性细胞群体统计阳性或阴性细胞群体的百分率,平均荧光统计阳性或阴性细胞群体的百分率,平均荧光值,绝对数或抗体结合数值,绝对数或抗体结合数第58页,讲稿共125张,创作于星期二 Gate Gate设置:指在某一张选定参数的直方设置:指在某一张选定参数的直方图上,根据该图的细胞群分布选定其中图
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