流式细胞仪基本原理及应用 .ppt
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1、 by Dr Baiqing LI免疫学教研室免疫学教研室 流式细胞仪在临床检测和流式细胞仪在临床检测和临床科研中的应用临床科研中的应用李李 柏柏 青青蚌埠医学院免疫学教研室蚌埠医学院免疫学教研室All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-2-=流式细胞仪和流式细胞术概述流式细胞仪和流式细胞术概述=流式细胞仪的工作原理和测量参数流式细胞仪的工作原理和测量参数=流式细胞仪在临床检测和科研中的应用流式细胞仪在临床检测和科研中的应用=免疫学免疫学检测和科研和科研应用用=血液病血
2、液病检测和科研和科研应用用=肿瘤学瘤学检测和科研和科研应用用流式细胞仪的基本工作原理以及在基础流式细胞仪的基本工作原理以及在基础和临床科研中的应用和临床科研中的应用All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-3-一、流式细胞仪和流式细胞术的基本概念一、流式细胞仪和流式细胞术的基本概念=流式细胞仪流式细胞仪(Flow Cytometer,FCM):是集合光是集合光电子物理,光子物理,光电测量技量技术,液流技液流技术,计算机技算机技术等等现代高科技代高科技技技术为一体的一体的
3、细胞胞测量和分析量和分析仪器。器。All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-4-一、流式细胞仪和流式细胞术的基本概念一、流式细胞仪和流式细胞术的基本概念=流式细胞术流式细胞术(Flow Cytometry,FCM):是是应用流式用流式细胞胞仪,对处于快速流于快速流动液液体中的体中的细胞或生物胞或生物颗粒粒进行多参数、行多参数、快速快速测量和定量分析,以及分量和定量分析,以及分选的技的技术。All rights reserved by Dr Baiqing LIBengb
4、u Medical College Department of Immunology-5-一、流式细胞仪和流式细胞术特点一、流式细胞仪和流式细胞术特点=多参数测量和分析(散射光和荧光)多参数测量和分析(散射光和荧光);=快速测量和分析快速测量和分析=每秒可达每秒可达1000-100001000-10000个个细胞胞=分分选纯度可达度可达99%99%以上。以上。=获取的数据分析结果更具有统计学意义;获取的数据分析结果更具有统计学意义;=通常测量的对象如各种细胞细胞必须处在单通常测量的对象如各种细胞细胞必须处在单个细胞悬液中。此外,也可测量微生物等生物个细胞悬液中。此外,也可测量微生物等生物颗粒,
5、或者工合成微球非生物颗粒,颗粒,或者工合成微球非生物颗粒,All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-6-台式机台式机FACSCaliburFACSCalibur=双激光双激光 488nm 635nm=四荧光参数四荧光参数=分选、浓缩系统分选、浓缩系统7All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-8-大型机大型机FACSVantage SEFACSV
6、antage SE=科研型科研型=八荧光参数八荧光参数=高速分选高速分选=多路分选多路分选All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-9-流式细胞仪与荧光显微镜比较流式细胞仪与荧光显微镜比较 流式细胞仪流式细胞仪 荧光显微镜荧光显微镜 流动的细胞流动的细胞 静止的细胞样本静止的细胞样本 数量大数量大 数量少数量少 高速分选高速分选 样本难以再利用样本难以再利用 细胞群体特征量分布细胞群体特征量分布 可揭示细胞内部结构信息可揭示细胞内部结构信息All rights rese
7、rved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-10-二、流式细胞仪的工作原理和测量参数二、流式细胞仪的工作原理和测量参数l光路系统光路系统:激光光源,光路系激光光源,光路系统(透(透镜、滤光片)光片)l电子系统:电子系统:光电倍增管(光电倍增管(PMT),补偿电路),补偿电路l液流系统液流系统:鞘液系统,样品流动系统鞘液系统,样品流动系统l数据系统:数据系统:计算机,数据测量和分析软件计算机,数据测量和分析软件。l细胞分选系统细胞分选系统(一)(一)流式细胞仪的结构流式细胞仪的结构 All rights
8、 reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-11-流式细胞仪光路系统流式细胞仪光路系统=激光激光 (Laser)(Laser)是一种相干光源,它能提供是一种相干光源,它能提供单一波长、单一方向、同步的稳定光照单一波长、单一方向、同步的稳定光照=激光波长激光波长:488nm,635nm:488nm,635nm=光收集系统是由若干组透镜光收集系统是由若干组透镜,滤波片滤波片,小孔组成,将产生的光信号引导至检测器小孔组成,将产生的光信号引导至检测器All rights reserved by Dr
9、 Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-12-光路系统光路系统All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-13-Injector TipAll rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-14-Injector TipFluorescenceFluorescencesignalss
10、ignalsFocused laserFocused laserbeambeamSheath fluidAll rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-15-流式细胞仪光学系统流式细胞仪光学系统激发光源与荧光标记物激发光源与荧光标记物All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-16-光学检测信号光学检测信号All rights reserved by D
11、r Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-17-流式细胞仪的光学系统流式细胞仪的光学系统 FACSCaliburAll rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-18-流式细胞仪液流系统流式细胞仪液流系统All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-19-液流系统:液流系统:鞘液系
12、统样品流动系统鞘液系统样品流动系统All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-20-流式细胞仪的电子系统流式细胞仪的电子系统 信号检测和分析信号检测和分析=当当细胞携胞携带荧光素光素,通通过激光照射区激光照射区,受到激受到激发产生不同波生不同波长的、代表的、代表细胞内不同物胞内不同物质的的荧光信号光信号=荧光信号由光光信号由光电接收器接收,接收器接收,转变为电脉冲信号,脉冲信号,=电脉冲信号脉冲信号经A/DA/D转换成数字信号成数字信号=数字信号数字信号传送到送到计算机,
13、算机,进行行储存、作存、作图和和统计分分析析All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-21-数据系统数据系统All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-22-(二)(二)流式细胞仪可检测的细胞参数流式细胞仪可检测的细胞参数细胞结构细胞结构=细胞大小细胞大小=细胞颗粒性程度细胞颗粒性程度=细胞表面面积细胞表面面积=核浆比例核浆比例=DNADNA含量与
14、细胞周期含量与细胞周期=RNARNA含量含量细胞功能细胞功能=细胞表面蛋白抗原细胞表面蛋白抗原=细胞胞浆内蛋白性细胞胞浆内蛋白性抗原抗原=细胞内细胞因子细胞内细胞因子=细胞增殖细胞增殖=细胞内钙离子浓度细胞内钙离子浓度二、流式细胞仪的工作原理和测量参数二、流式细胞仪的工作原理和测量参数All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-23-(二)流式细胞仪可检测的细胞的参数: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,Forw
15、ard Scatter)入射光的前向入射光的前向 (5 5)散射光信号散射光信号,可反映:可反映: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)入射光入射光9090 角的角的散射光信号,散射光信号,可反映:可反映:细胞颗粒性程度细胞颗粒性程度 (胞内成分和构造和表面结构的复杂性)(胞内成分和构造和表面结构的复杂性)All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-24-散射光信号散射
16、光信号=前向角散射光前向角散射光FSCFALS SensorLaserAll rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-25-散射光信号散射光信号=侧向角散射光侧向角散射光SSCFALS Sensor90LS SensorLaserAll rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-26-流式细胞的基本信息流式细胞的基本信息:“形态形态”All rights re
17、served by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-27-All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-28-外周全血细胞外周全血细胞(红细胞溶解后)(红细胞溶解后)以散射光表示的以散射光表示的 双参数双参数 点图点图All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-2
18、9-外周全血细胞外周全血细胞(红细胞溶解后)(红细胞溶解后)以散射光表示的以散射光表示的 双参数双参数 点图点图中性粒细胞中性粒细胞单核细胞单核细胞淋巴细胞淋巴细胞All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-30-(二)(二)流式细胞检测细胞参数流式细胞检测细胞参数:特征信息荧光(特征信息荧光(FluorescenceFluorescence)信号)信号=荧光素吸收激光(激发光波长)能量荧光素吸收激光(激发光波长)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
19、换为释放放较入射光波入射光波长更更长的光量子(的光量子(发射光波射光波长)=荧光素与特异抗体结合(荧光抗体)荧光素与特异抗体结合(荧光抗体)=荧光抗体与细胞抗原结合越多,产生荧光信号越强荧光抗体与细胞抗原结合越多,产生荧光信号越强=荧光素与细胞核酸结合,荧光强度反映核酸含量荧光素与细胞核酸结合,荧光强度反映核酸含量All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-31-(二)(二)流式细胞检测细胞参数流式细胞检测细胞参数:特征信息荧光(特征信息荧光(FluorescenceFl
20、uorescence)信号)信号lForward scatter(FSC)lSide scatter(SSC)lFL1(第一荧光)(第一荧光)-FITC(异硫氰酸荧光素)异硫氰酸荧光素)lFL2(第二荧光)(第二荧光)-PE(藻红蛋白)(藻红蛋白)lFL3(第三荧光)(第三荧光)-PerCP,PeCy5等等lPL4(第四荧光)(第四荧光)-APC(藻青蛋白)(藻青蛋白)All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-32-荧光信号荧光信号FluorescenceFALS Se
21、nsorFluorescence detector(PMT3,PMT4 etc.)All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-33-All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-34-荧光信号荧光信号双色直接染色双色直接染色All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Depart
22、ment of Immunology-35-(三)(三)流式细胞仪分析数据常见图形:流式细胞仪分析数据常见图形:(二维)点陈图(二维)点陈图(Dot Plot)适用于:双参数分析适用于:双参数分析All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-36-(三)(三)流式细胞仪分析数据常见图形:流式细胞仪分析数据常见图形:直方图直方图(Histogram Plot)适用于:适用于:单参数分析单参数分析仅需要观察某仅需要观察某个荧光强度的个荧光强度的变化变化All rights re
23、served by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-37-流式细胞术检测细胞的荧光流式细胞术检测细胞的荧光 标记方法标记方法单标:一种单抗一种单抗 :FL1,FSC,SSC:FL1,FSC,SSC(三参数)(三参数)双标:两种单抗:两种单抗:FL1,FL1,FSC,SSCFL1,FL1,FSC,SSC(四参数)(四参数)三标:三种单抗:三种单抗:FL1,FL2,FL3,FSC,SSCFL1,FL2,FL3,FSC,SSC(五参数)(五参数)四标四种荧光标记抗体:四种单抗:四种单抗:FL1,FL2,FL3,
24、FL4,FSC,SSCFL1,FL2,FL3,FL4,FSC,SSC(六参数)(六参数)All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-38-淋巴细胞亚群分析淋巴细胞亚群分析细细 胞胞 凋凋 亡亡 肿瘤学肿瘤学移植免疫移植免疫三 流式细胞仪在临床检测和科研中的应用血小板血小板其其 它它All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-39-淋巴细胞亚群分析淋巴
25、细胞亚群分析All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-40-AdhesionMetabolicAll rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-41-All rights reserved by Dr Baiqing LIBengbu Medical College Department of Immunology-42-All rights reser
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