流式细胞术的原理与应用
流式细胞术原理及应用
• AO（吖啶橙 509, 525） DNA、RNA染料，染色后DNA呈黄绿色荧光， RNA呈橙黄色荧光，可进行DNA/RNA双参数分析。
三、如何设计流式实验
准备工作： •确定实验要检测的marker •选择合适的荧光素标记的抗体 •选择合适的同型对照抗体
直方图（Distribution Histogram） 散点图（Dot Plot）
•横坐标：道数
•横坐标：某细胞参数
•纵坐标：细胞数
相对含量
•纵坐标：该细胞另一
参数含量
等高线图（Contour Plot）
细胞分选系统
• 电荷式分选 超声振动器(15-100kHz) 液流充电系统 高压偏转板 收集装置(流式管、离心 管、培养板、载波片等)
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2019/4/27
D、 单标对照 Single Staining Control •什么是荧光补偿？纠正荧光素发射光谱重叠 •为什么要进行补偿调节？
FITC PE
laser
PC5
400
500
600
700
665
520 575
补偿调节方法：
FL-2(PE)
FL-2(-)
FL-1(FITC)
MACS ®技术：Magetic Activated Cell Sorting 免疫学+细胞生物学+磁力学
二、荧光素
•荧光的概念：
＜
激发波长 Excitation wavelength
发射波长(荧光波长) Emission wavelength
•激发光谱：特异性地激发某种荧光素的一定波长范围内的光 •发射光谱：某一波长激发光引起荧光素发射的荧光
流式细胞术原理及应用
流式细胞术原理及应用
流式细胞术是通过一种名为流式细胞仪的仪器完成的，它能够以非常
高的精确度进行分析和检测。
流式细胞仪通过一根轴，从这个轴上有三根
弹性管，细胞进行注射，从而使细胞在管中行进，细胞同时也受到外界信
号的影响，这种信号可以来自磁场、电场或光场。
当细胞运行到仪器的另
一端时，它们会被照亮，通过一台摄像机可以拍摄到高清晰度的照片，然
后在计算机上进行分析处理。
流式细胞术广泛应用于早筛检、医学诊断、药物发现、药理学实验和
抗生素耐药性研究等方面，它能够更加精确、快速地进行细胞分析。
此外，流式细胞术也可以用于分析抗原抗体，免疫细胞介导的反应，以及细胞因
子如细胞因子和表面受体等的表达情况。
这种技术还可以用来监测血液中细胞水平的变化，如血小板、红细胞、白细胞等。
流式细胞术分析的工作原理及应用
流式细胞术分析的工作原理及应用1. 工作原理流式细胞术（Flow Cytometry）是一种广泛应用于生物医学研究、临床诊断和药物开发等领域的细胞分析技术。
它基于细胞在流式细胞仪中通过单个细胞传感器单元的原理，可以实时、快速地检测和分析细胞的各种特性。
1.1 流式细胞仪原理流式细胞仪是流式细胞术分析的核心工具。
它将细胞悬浮液注入到一个窄小的液流中，并通过雷射束（Laser Beam）对细胞进行激发。
当细胞经过激发光束时，会发射出特定波长的荧光信号。
流式细胞仪通过光学设备收集并分析这些信号，从而获得关于细胞的信息。
1.2 细胞荧光标记在流式细胞术分析中，细胞通常会被标记上特定的荧光染料，以便测量其特定特征。
这些标记可以是单一的，也可以是多重的，用于同时分析多个参数。
1.3 数据分析流式细胞仪在测量细胞荧光信号的同时，还会记录细胞的大小、形状和荧光强度等参数。
这些数据可以通过特定的软件进行分析和解释，以获得关于细胞数量、细胞类型和细胞功能等方面的信息。
2. 应用领域流式细胞术分析具有广泛的应用领域，在生物医学研究和临床诊断中发挥着重要作用。
2.1 免疫学研究流式细胞术在免疫学研究中广泛应用，可以用于分析免疫系统中不同类型的细胞数量和功能。
通过对白细胞表面标记物的检测，可以检测特定细胞亚群的存在，并研究其在疾病和免疫反应中的作用。
2.2 肿瘤学研究流式细胞术在肿瘤学研究中也扮演重要角色。
它可以用来研究肿瘤细胞的增殖、存活和死亡等关键特性，进而评估药物治疗对肿瘤细胞的影响。
此外，流式细胞术还可以检测循环肿瘤细胞，从而提供肿瘤早期诊断和治疗监测的手段。
2.3 微生物学研究流式细胞术被广泛应用于微生物学研究中，可以用于分析微生物的数量和生物学特性。
通过对细菌、真菌和病毒等微生物的荧光标记，可以确定它们的种类、数量和活性，从而研究其生长规律和致病机制。
2.4 干细胞研究流式细胞术在干细胞研究中也扮演重要角色。
简述流式细胞术的原理与应用
简述流式细胞术的原理与应用一、流式细胞术的原理介绍流式细胞术（Flow cytometry）是一种利用流式细胞术仪（Flow cytometer）对单个活细胞进行多参数分析的技术。
它基于细胞的光学性质和生物化学特性，通过探针标记、荧光染料和细胞表面抗原的相互作用，对细胞进行高速连续检测和分离。
流式细胞术的原理如下：1.细胞悬浮和样本处理：将细胞样品作为悬浮液，通过离心等方法将细胞分散在液体中，去除细胞的团块和碎片，保证单个细胞的流式检测。
2.细胞标记：采用流式细胞术特定的探针和染料对细胞进行标记，以便后续检测和分析。
常用的标记方法包括荧光染料标记、抗体标记和细胞分子探针标记。
3.细胞分离和传送：将标记的细胞悬浮液通过流式细胞术仪，以流速每秒数千个细胞的速度单个分子传送到探测点。
4.光散射与荧光探测：细胞经过流式细胞术仪后，以激光束照射细胞，通过散射光和荧光信号的检测，对细胞进行空间分布和化学信息的获得。
5.数据采集与分析：通过计算机系统采集和记录细胞经过流式细胞术仪后所产生的光散射和荧光信号，在分析软件中对数据进行处理和解读，获得有关细胞的信息。
二、流式细胞术的应用流式细胞术是一种广泛应用于生物医学研究和临床诊断的技术，它在细胞学、免疫学、血液学、肿瘤学等领域有着重要的应用价值。
下面列举几个流式细胞术的应用示例：1.血液学研究：流式细胞术结合细胞表面标记和荧光染料标记，可以对血液中的不同细胞类型进行快速的鉴定和数量分析。
例如，通过流式细胞术可对血液中的淋巴细胞、单核细胞和粒细胞等进行分类和计数，从而判断患者的免疫状态和疾病进展。
2.癌症诊断与治疗：流式细胞术对肿瘤细胞的检测和分析有着重要的作用。
通过流式细胞术，可以检测和定量肿瘤细胞的表面抗原和细胞内信号分子，进一步了解肿瘤细胞的类型、分化程度和增殖状态，为癌症的诊断和治疗提供指导。
3.免疫学研究：流式细胞术能够对免疫系统中的各种细胞类型进行鉴定、计数和功能分析。
FCM(流式细胞术检测)原理及临床应用
流式细胞术(flow cytometry FCM)是利用流式细 胞仪对单个生物颗粒(红细胞、白细胞、各类组织细 胞、血小板、微生物等)以及人工合成微球的物理和 生物学特性进行多参数定量分析，并能对特定细胞 群体加以分选的分析技术。
FCM的工作原理
流式细胞仪组成：
1.液流系统 2.光学系统 3.数据处理系统
双标记或多标记分析：目前使用的流式细胞仪 能用一个激光束激发检测三色甚至四色荧光信 号。检测时需注意荧光补偿。
常用免疫荧光染料组合
荧光染料 FITC+PE
激发波长 （nm）
488
发射波长（nm） 525、575
颜色 绿色、橙色
FITC+PeCy5
488
525、675
绿色、红色
FITC+ECD
488
实体瘤以多倍体居多；
G0 期：DNA 合成静止期 G1 期：DNA 合成前期 S 期： DNA 合成期 G2 期：DNA 合成后期 M 期： 细胞分裂期
DNA 倍体 2N 2N
2N-4N 4N 4N
DNA非2倍体出现是鉴别良性与恶性肿瘤的特异性指 标:
良性肿瘤和正常组织良性增生不出现DNA非2倍体细 胞而恶性肿瘤常可出现异倍体细胞；
过去认为 FCM测定残存白血病细胞不可靠， 因为现用的 McAb不能鉴别正常血细胞与白血 病细胞。虽然至今尚未发现白血病细胞特异抗 原，但近来有人提出根据白血病细胞的以下特 征， FCM检测的敏感度可明显提高
白血病细胞的某些抗原表达量明显高于相应 的正常血细胞
如小儿ALL，其CDl0+细胞的荧光强度可 高达3-4个对数值，而其 CD45则为弱阳性或 阴性。
525、625
流式细胞术简介及应用进展课件
流式细胞术简介及应用进展
15
▪高速度：分析细胞数：1000个/s→60000个/s ▪高灵敏度：荧光分子数/细胞：3000→100个FITC； ▪高准确度：区分两个细胞：参数：相差5% →1%； ▪高精度：CV值：7% →< 1%; ▪多参数：荧光：1个 →12个参数； ▪高纯度：分选细胞：80-90% →99.9%; ▪其 它：荧光信号：线性检测→对数检测
电子程序化单细胞分选仪——Electronically programmable individual cell sorter, EPICS (Coulter公司）
流式细胞术简介及应用进展
5
BD FACSCalibur型 FCM （单L，3F）
流式细胞术简介及应用进展
6
Coulter EPICS XL/XL-MCL （单L，4F）
流式细胞术简介及应用进展
11
BD FACSAria
BD FACSCount
CD3\4\8 专为HIV监测设计的经济普及型流式细胞仪
流式细胞术简介及应用进展
12
BD FACSCanto 2L 6C
流式细胞术简介及应用进展
13
BD FACS Calibur 1L 4C
流式细胞术简介及应用进展
14
三、流式细胞术应用的新进展
流式细胞术简介及应用进展
17
2、cytometric bead array (CBA)
微球流式芯片技术(CBA)是一种微球多参数检测分析技 术，它用一系列的微球组合来捕获并结合流式细胞术检 测溶液中被检测物质的量，其采用夹心法分析策略。用 已知的标准品和对照标准曲线就可得出被测样品的浓度。 这种检测方法，既不受样品量的限制，也可同时检测多 项指标参数；客观、省时、人为因素影响小。
流式细胞术的原理和应用
流式细胞术的原理和应用流式细胞术（Flow cytometry）是一种广泛应用于生物医学研究和临床诊断的生物技术，它通过将单个细胞悬浮在溶液中，利用激光器照射并检测细胞表面或内部的荧光标记物，实现对细胞的定量和质量分析。
流式细胞术具有高通量、高准确性和高灵敏度的特点，被广泛应用于细胞表型分析、细胞分选、DNA含量测定、蛋白质定量、染色体分析、细胞凋亡测定等领域。
本文将对流式细胞术的原理和应用进行详细介绍。
一、流式细胞术的原理1. 细胞悬浮流式细胞术的第一步是将待检测的细胞悬浮在生理盐水或缓冲液中，以确保细胞处在单个状态，方便后续的激光检测。
2. 细胞标记细胞通常会被标记上与特定蛋白或分子结合的荧光标记物，通过特异性和高亲和力结合到细胞表面或内部的特定结构上。
这些标记物可以是荧光染料、荧光免疫球蛋白（Fluorescent-labeled antibodies）等。
3. 激光照射悬浮细胞通过流式细胞仪中的微流道单个流经，在通过激光照射后，激光与标记物产生光散射或荧光发射。
4. 光散射和荧光检测流式细胞仪通过多个检测器检测光散射和荧光发射强度，这些数据被传输到计算机中进行分析和图形呈现。
5. 数据分析通过计算机软件对检测到的数据进行图形处理和数据分析，包括各种细胞表型的区分、细胞计数、蛋白质表达水平、细胞周期分析等。
二、流式细胞术的应用1. 细胞表型分析流式细胞术可以用来分析细胞的表面标记物和内部标记物，比如CD标记、HLA标记、细胞凋亡标记等，帮助研究者深入了解细胞的功能和特性。
2. 细胞分选基于细胞表面标记物的差异，流式细胞术结合细胞分选仪可以实现对不同亚群细胞的快速纯化和分离，广泛应用于免疫学、干细胞研究等领域。
3. DNA含量测定通过DNA特异性荧光染料，流式细胞术可以对细胞的DNA含量进行测定，帮助研究细胞周期的变化、细胞增殖速率的测定等。
4. 蛋白质定量利用荧光标记的免疫球蛋白，流式细胞术可以对细胞中蛋白质的表达水平进行定量分析，比如研究细胞信号通路的活性等。
流式细胞术的原理及应用
流式细胞术的原理及应用前言流式细胞术（Flow Cytometry）是一项基于光学技术的分析和分类细胞及其组分的方法。
通过将细胞悬浮液通过流式细胞仪，实现细胞的快速高通量检测和分析。
流式细胞术在生命科学研究、临床诊断、药物研发等领域得到广泛应用。
本文将介绍流式细胞术的基本原理及其主要应用。
1. 原理1.1 细胞悬浮液的注射流式细胞术的第一步是将待检测的细胞悬浮液注入流式细胞仪。
悬浮液中的细胞会依次通过一个细胞注射口，形成细胞流。
1.2 通过激光激发荧光信号流式细胞仪利用激光束激发细胞或标记物的荧光信号。
细胞通常被染色或标记以便准确识别和分析细胞特定的特征。
1.3 接收荧光信号经过激发后，流式细胞仪会收集荧光信号，并通过各种光学和电子元件将其转化为电信号。
1.4 数据分析与可视化流式细胞仪将收集到的数据传输到计算机进行分析和可视化。
根据不同的荧光信号特性，可以得到细胞的表型、数量、活性等信息。
2. 应用流式细胞术在许多领域有着广泛的应用，在以下几个方面得到了突出的成果和应用：2.1 免疫学流式细胞术在免疫学研究中发挥着重要的作用。
通过流式细胞术，可以对免疫细胞进行表型和功能分析，了解免疫细胞的分布、表达特征、活性等信息，为研究免疫系统的机制提供了强有力的工具。
2.2 癌症研究流式细胞术在癌症研究中广泛应用。
通过流式细胞术，可以对癌细胞进行检测、鉴定和分析，了解癌细胞的异质性、增殖速率、转移能力等特征，为癌症的诊断和治疗提供重要信息。
2.3 微生物学研究流式细胞术在微生物学研究中起到关键作用。
通过流式细胞术，可以快速准确地对微生物进行定量分析和分型鉴定，如对细菌、真菌、病毒的检测和鉴别。
2.4 细胞工程与干细胞研究流式细胞术在细胞工程领域和干细胞研究中有着广泛的应用。
可以通过流式细胞术对干细胞进行分选、分析和富集，并对细胞工程的效果进行评估和监测。
2.5 遗传学研究流式细胞术在遗传学研究中也发挥着重要作用。
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光路补偿
FITC/PE/ECD/PC5
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17
三 FCM的数据分析
1. 单参数一维直方图
纵坐标表示细胞数，横坐标表示相对荧光 信号或散色光信号值，单位是道数。
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18
2. 双参数二维点图
显示来自同一细胞的两个参数与细胞数量间的关系。 横、纵坐标分别表示两个参数的相对含量。通过分别 计算两坐标所表示参数的阳性率来得到实验结果。
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10
光学系统 散射光信号 —— 细胞大小及颗粒性
FS
SS
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11
光学系统
光路 （滤片特性）
Wavelengths
LON(G700nm)
Short Pass Long Pass
Band Pass
Pass Through
Filters
650 Short Pass550 Long Pass 600/100 Band Pass
620BP FL3 (ECD) 575BP FL2 (PE) 525BP FL1 (FITC)
675BP FL4 (PC5)
Side Scatter Detector
645DL
600DL 550DL
488BK 488DL
High Sensitivity Quartz Flow Cell
Forward Scatter Detector
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4
举例：细胞周期分布检测
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5
二 构造及工作原理
流路 (液流系统） • 流动室 • 鞘液SHEATH • 样本流SAMPLE 单细胞悬液5*105~1*106个/ml
光路（光学系统） • 光源 • 滤片
电路（检测系统） • 光电倍增管PMT • 放大电路HV及GAIN 增益 • A/D转换
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19
3. 等高线图
4. 密度图
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20
四 FCM的应用
1 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
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常用荧光染料介绍
• FITC：
绿色
• PE：
橙黄色
• ECD：
橙红色
• PE－CY5：
深红色
• PerCP：
深红色
• PE－CY7：
深红色
• 7AAD：
深红色
• PI(碘化丙啶）：
橙红色
– 488nm波长的氩离子激光激发
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525nm 575nm 610nm 675nm 675nm 755nm 675nm 620nm
650 Short Pass 550 Long Pass
(600SP)
(650LP)
Transmitted <650 nm Diflected 90? >650 nm
>550 nm <550 nm
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光学系统 流式细胞仪光路图
Air-cooled Argon Ion Laser Beam Shaping Lenses
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13
检测系统
电路 电压调节
• 光电倍增管 • 电压 volts • 增益 Gain • 信号放大方式
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检测系统
• 电信号输入到放大器放大，放大器分两 类：线性放大和对数放大。
• 细胞DNA含量、RNA含量等的测量一般 选用线性放大测量。
• 在细胞膜表面抗原等的检测时，细胞膜 表面抗原的分布有时要相差几十倍，甚 至几万倍，通常使用对数放大器。
2 流式细胞术的科研应用
• 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
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22
1） 蛋白表达的检测
荧光信号的定量可以用 平均荧光强度（mean
值），荧光信号面积（可编A辑rpepta，A）来表示。
统计 （分析系统） • 计算机
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液流系统
• 流动室是仪器核心部件，被测样品在此与激 光相交。流动室由石英玻璃钢制成，并在石英玻 璃中央开一个孔径为430μm×180μm的长方形孔， 供细胞单个流过，检测区在该孔的中心，这种流 动室的光学特性良好，流速较慢，因而细胞受照 时间长，可收集的细胞信号光通量大，配上广角 收集透镜，可获得很高的检测灵敏度和测量精度。
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7
液流系统
流动室
Injector Tip
Sheath fluid
Fluorescence signals
Focused laser b式机FCM，大多采用 氩离子气体激光器。激光(laser)是—种 相干光源，它能提供单波长、高强度及
稳定性高的光照，是细胞微弱荧光快速
分析的理想光源。由于细胞快速流动，
每个细胞经过光照区的时间仅为1μs左右， 每个细胞所携带荧光物质被激发出的荧
光信号强弱，与被照射的时间和激发光
的强度有关，因此细胞需要足够的光照
强度。
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9
光学系统
信号
• 散射光信号
FS 细胞大小 SS 细胞颗粒性
• 荧光信号
FL1 – FITC FL2 – PE FL3 – ECD FL4 – PC5
流式细胞术(Flow Cytometry，FCM):利用 流式细胞仪对处于快速直线流动状态中的细胞 或亚细胞结构进行多参数、快速的定量分析和 分选的技术。
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3
流式细胞仪的特点
单个细胞或微粒分析 同时多参数分析 速度快：10000个细胞(微粒)/秒 统计学意义：提供细胞群体的均值和
分布情况 分选感兴趣的细胞或微粒
流式细胞术原理和应用
王秀莉 2011.9.30
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1
一 简介
二 构造及工作原理
三 FCM的数据分析
四 FCM的应用
五 实例
可编辑ppt
2
一 简介
流式细胞仪(Flow Cytometer):是集激光技 术、电子物理技术、光电测量技术、计算机技 术、细胞荧光化学技术以及单克隆抗体技术为 一体的高科技细胞分析仪。
SHOR(5T00nm)
(600SP)
(650LP)
(600/100)
Transmitted <650 nm
>550 nm
550 - 650 nm (600?0)
Blocked >650 nm
<550 nm
<550 nm & >650 nm
LONG(700nm)
Dichroic Filters
SHORT(500nm)