实验技能方面

   2023-02-03 15:25:04 网络280
核心提示:典型的PCR包括 高温变性、低温退火、中温延伸 三个步骤,通过将这一套过程不断循环,使DNA得以成百万倍的扩增。 因此 所谓的PCR仪,其实就是一套自动温控系统我们可以看到这里复制之后实际上有一条链是新合成的,另一条则是原先就存在的,因

实验技能方面

典型的PCR包括 高温变性、低温退火、中温延伸 三个步骤,通过将这一套过程不断循环,使DNA得以成百万倍的扩增。

因此 所谓的PCR仪,其实就是一套自动温控系统

我们可以看到这里复制之后实际上有一条链是新合成的,另一条则是原先就存在的,因此说这叫半保留复制。

1.模板(1 ng/μL)

模板DNA可以从各种生物组织中得到,通常浓度为1 ng/μL。浓度不是越高越好,浓度太高会导致大量的非特异性结合。

2.引物(10 μmol/L)

引物浓度通常是10 μmol/L。

引物浓度太低,产量较低;

引物浓度太高,引起错配、非特异性以及引物二聚体。

3.Taq酶(5 U/μL)

U是酶活力单位,定义为:25℃下(其它为最适条件),1分钟内能转化1 μmol底物的酶含量,或是转化底物中1 μmol有关基团的酶含量。

4.dNTP(2.5 mmol/L)

dNTP可与Mg2+结合,使游离的Mg2+浓度下降,从而影响DNA聚合酶的活性。

5.Buffer(含Mg2+)

Mg2+是DNA聚合酶的激活剂。

Mg2+浓度过低会使DNA聚合酶活性降低,PCR产量下降。

Mg2+浓度过高会使特异性降低。

对反应产物进行琼脂糖凝胶电泳检测

Real-time qPCR是指在PCR反应中加入荧光基团,通过连续监测荧光信号出现的先后顺序以及信号强弱的变化,即时分析目的基因的初始量,该技术的发明实现了PCR从定性到定量的飞跃。

保存于进口EP管,300u 一个

封装前充分震荡保存液

要分别准备fluA和fluB的体系

流式细胞仪,样品细胞和荧光染料是流式细胞术的三大要素

流式细胞术检测的对象是呈独立状态悬浮于液体中的细胞,不能直接检测组织块中的细胞,必须先用各种方法将脏器或者组织制备成为单细胞悬液,然后标记上荧光素偶联抗体,才能够被流式细胞仪检测。

流式细胞术应用领域极其广泛,特别是免疫学,临床医学[3-6],现在流式细胞术还能够辅助多种疾病的这段,尤其是白血病的诊断和分型。

流式细胞仪是对细胞进行自动分析和分选的装置。它可以快速测量、存贮、显示悬浮在液体中的分散细胞的一系列重要的生物物理、生物化学方面的特征参量,并可以根据预选的参量范围把指定的细胞亚群从中分选出来。

各种型号的流式细胞仪虽然差别较大,但是基本结构是相同的,一般分为:液流系统,光路系统,检测系统和分选系统[7]。分析型流式细胞仪主要由前面的三个系统组成,分选型流式细胞仪比分析型细胞仪多了一个分选系统。

液流系统由两套紧密联系而又相互独立的液流组成,即鞘液流和样品流。鞘液流从鞘液筒开始,通过管道进入喷嘴,经喷嘴的小孔形成稳定的可见的液流。鞘液最基本的特征就是等渗,保证处于鞘液中的细胞不会因为低渗或者高渗而死亡。样品流是上样分析的含有样品细胞的液体流,样品流开始于样品管,经过特定的专门管道进入喷嘴,然后与鞘液一起从喷嘴口射出形成可见液流,最后经过废液孔流入废液桶。上样分析时,两种液体虽然互相接触,却没有互相混合在一起,而是形成层流,样品流在中间,鞘液流在外围,而且两者所受的压力也不一样。操作者可以通过调节样品正压和鞘液正压之差来控制上样的速度,样品的正压和鞘液正压之差越大,可见液流中样品流的直径就越大。上样分析的速度就越大。

光路系统开始于激光器,激光器是流式细胞仪的必需组成元件之一,不同的激光器发出的激光照射到细胞之后产生的光信号会经过不同的光路系统被不同的通道接收,流式细胞仪需要通过光路系统,根据不同的接收通道接收,然后通过信号的强弱间接反映细胞的物理化学特性。

光路系统是由一系列的透镜,滤光片和小孔组成,根据波长的不同分离各种光信号,其中滤光片尤其重要。根据功能的不同,可以分为长通滤片,短通滤片和带通滤片三种。长通滤片功能为:波长大于特定波长的光可以通过,波长小于该波长的光被反射。短通滤片的波长小于特定波长的光可以通过,波长大于该波长的光被反射。带通滤片的功能为:波长在某特定范围的光可以通过,波长在该范围以外的光被反射。

利用不同的类型的滤光片,将混合光信号分为六个不同的光信号,进入不同的六个通道,分别为SSC通道,FIFC通道,PE通道,PE-TxRed通道,PE-Cy5通道和PE-Cy7通道。

流式细胞仪的检测分析系统就是以通道为单位将细胞的各个通道的光信号汇总分析,最后得出的样品群体中细胞的物理化学特征。这里必须提到光电倍增管的概念。通过滤光片根据波长的不同分离的光信号最后进入各自呢通道,也就是各自的光电倍增管。光电倍增管的功能主要为:将光信号转变为电信号,同时通过一定的比例将信号放大。

流式细胞仪的通道根据光信号性质的不同可以分为散射光和荧光通道。散射光通道是接收散射光的通道,即前向角散射光(FSC)通道和侧向角散射光(SSC)通道。荧光通道的命名方式是该通道主要接收哪个荧光素的荧光,就根据该荧光素的名称来命名。例如FITC通道,接收488nm激光激发后的荧光信号,波长510-550nm的荧光信号,所以,当细胞被超级FITC偶联抗体时,该通道所代表的信号就是FITC的信号,该通道接收的荧光信号越强,表示细胞上结合的FITC荧光素越多,为了方便,该通道被命名为FITC通道。此外,以主要荧光素命名的通道并不是只接收这一种荧光素被激发的荧光信号,其他的荧光素被激发后的荧光信号也可以被通道所接收和分析,如FITC通道,它也可以接收GFP和CFSE被488nm激光激发以后的荧光信号。

散射光信号和荧光信号经过光电倍增转为电子信号后,是以电子脉冲和电子波的形式被计算机系统接收和分析的。电子波的比较大小主要有三种方式,即电子波的长度,宽度和面积。这三个参数都可以反映光信号的大小,但是参数面积代表电子波的大小要比长度和宽度更加准确。

分选式流式细胞仪比分析型流式细胞仪多一个系统,流式分选系统。分选型流式细胞仪能够从样品细胞中分离出目标细胞,回收后可以再培养,即,分选之后的细胞是具有活性的,无菌条件下的细胞。

检测淋巴细胞亚群,监测细胞免疫状态(淋巴细胞是机体免疫系统功能重要的大细胞群,在免疫应答过程中,末梢血淋巴细胞发育分化成为功能不同的亚群。当亚群的数量和功能发生异常时,就能导致机体免疫紊乱并产生病理变化[10-11]。FCM可以同时检测一种或几种淋巴细胞表面抗原,将不同的淋巴细胞亚群区分开来,并计算出它们相互间的比例,通过对病人淋巴细胞各亚群数量的测定来监控病人的免疫状态,并指导治疗)。

细胞周期分析:在细胞周期(G0,G1,S,G2,M)的各个时期,DNA的含量随各时相呈现出周期性的变化[12]。通过核酸染料标记DNA,并由流式细胞仪进行分析,可以得到细胞各个时期的分布状态,计算出G0/G1%,S%及G2/M%。了解细胞的周期分布及细胞的增殖活性。也可利用细胞周期蛋白(CYCLIN)、Ki67、核增殖抗原(PCNA)等,对细胞周期进行精确的分期:G0、G1、S、G2、M.应用于:肿瘤的早期诊断、肿瘤的良恶性判断、观察细胞的增殖状态及周期分布和疗效监测。

检测细胞特异性标记物:FCM不但可以定性分析标记物,而且可以进行定量。用标记已知数量的荧光素分子的标准微球作参照,可以计算出每个细胞抗原定簇的个数。

流式细胞仪的原理是什么

目录1 拼音2 英文参考3 流式细胞术发展简史4 工作原理5 检测范围6 流式细胞术的临床应用7 科研应用8 常规检测时的样品制备 8.1 直接免疫荧光标记法8.2 间接免疫荧光标记法 9 质量控制和注意事项 9.1 流式细胞术免疫学检测的影响因素和质量控制9.2 DNA倍体分析的质量控制9.3 操作9.4 资料分析 1 拼音

liú shì xì bāo shù

2 英文参考

flow cytometry

流式细胞术(Flow Cytometry, FCM)是七十年代发展起来的高科学技术,它集计算机技术、激光技术、流体力学、细胞化学、细胞免疫学于一体, 同时具有分析和分选细胞功能。它不仅可测量细胞大小、内部颗粒的性状,还可检测细胞表面和细胞浆抗原、细胞内DNA、RNA含量等,在血液学、免疫学、肿瘤学、药物学、分子生物学等学科广泛应用。

3 流式细胞术发展简史

流式细胞术(Flow Cytometry, FCM)是一种可以对细胞或亚细胞结构进行快速测量的新型分析技术和分选技术。其特点是:①测量速度快,最快可在1秒种内计测数万个细胞;②可进行多参数测量,可以对同一个细胞做有关物理、化学特性的多参数测量,并具有明显的统计学意义;③是一门综合性的高科技方法,它综合了激光技术、计算机技术、流体力学、细胞化学、图像技术等从多领域的知识和成果;④既是细胞分析技术,又是精确的分选技术。

概要说来,流式细胞术主要包括了样品的液流技术、细胞的分选和计数技术,以及数据的采集和分析技术等。FCM目前发展的水平凝聚了半个世纪以来人们在这方面的心血和成果。

1934年,Moldavan1首次提出了使悬浮的单个血红细胞等流过玻璃毛细管,在亮视野下用显微镜进行计数,并用光电记录装置计测的设想,在此之前,人们还习惯于测量静止的细胞,因为要使单个细胞顺次流过狭窄管道容易造成较大的细胞和细胞团块的淤阻。1953年Crosland –Taylor根据雷诺对牛顿流体在圆形管中流动规律的研究认识到:管中轴线流过的鞘液流速越快,载物通过的能力越强,并具有较强的流体动力聚集作用。于是设计了一个流动室,使待分析的细胞悬浮液都集聚在圆管轴线附近流过,外层包围着鞘液;细胞悬浮液和鞘液都在作层液。这就奠定了现代流式细胞术中的液流技术基础。

1956年,Coulter在多年研究的基础上利用Coulter效应生产了Coulter 计数器。其基本原理是:使细胞通过一个小孔,只在细胞与悬浮的介质之间存在着导电性上的差异,便会影响小孔道的电阻特性,从而形成电脉冲信号,测量电脉冲的强度和个数则可获得有关细胞大小和数目方面的信息。1967年Holm等设计了通过汞弧光灯激发荧光染色的细胞,再由光电检测设备计数的装置。1973年Steinkamp设计了一种利用激光激发双色荧光色素标记的细胞,既能分析计数,又能进行细胞分选的装置。这样就基本完成了现代FCM计数技术的主要历程。

现代的FCM数据采集和分析技术是从组织化学发源的,其开拓者是Kamentsky。1965年,Kamentsky在组织化学的基础上提出了两个新设想:(1)细胞的组分是可以用光光度学来定量测定的,即分光光度术可以定量地获得有关细胞组织化学的重要信息。(2)细胞的不同组分可以同时进行多参数测量,从而可以对细胞进行分类。换句话说,对同一细胞可以同时获得有关不同组分的多方面信息,用作鉴别细胞的依据。Kamentsky不仅思路敏捷,而且能身体力行。他是第一个把计算机接口接到仪器上并记录分析了多参数数据的人,也是第一个采用了二维直方图来显示和分析多参数的人。

流式细胞术在细胞化学中的应用的先驱者是Van Dilla和美国的Los Alamos小组。他们在1967年研制出流液束、照明光轴、检测系统光轴三者相互正交的流式细胞计的基础上,首次用荧光Feulgen反应对DNA染色显示出DNA的活性与荧光之间存在着线性关系,并在DNA的直方图上清楚地显示出细胞周期的各个时相。Gohde 和Dittrich接着把这项技术推向实用,他们用流式细胞术测定细胞周期借以研究细胞药代动力学问题。FCM用于免疫组织化学中的关键是对细胞进行免疫荧光染色,其它和在细胞化学的应用并没有多大差异。

近20年来,国内外在FCM上都做了不少的研究和应用工作,也取得了不少成果。特别是随着仪器和方法和日臻完善,人们越来越致力于样品制备、细胞标记、软件开发等方面的工作以扩大FCM的应用领域和使用效果。FCM在免疫组织化学中的应用也大致差不多,并注重了在临床应用的推广。

4 工作原理

流式细胞术

将待测细胞染色后制成单细胞悬液。用一定压力将待测样品压入流动室,不含细胞的磷酸缓冲液在高压下从鞘液管喷出,鞘液管入口方向与待测样品流成一定角度,这样,鞘液就能够包绕着样品高速流动,组成一个圆形的流束,待测细胞在鞘液的包被下单行排列,依次通过检测区域。

流式细胞仪通常以激光作为发光源。经过聚焦整形后的光束,垂直照射在样品流上,被荧光染色的细胞在激光束的照射下,产生散射光和激发荧光。这两种信号同时被前向光电二极管和90°方向的光电倍增管接收。光散射信号在前向小角度进行检测,这种信号基本上反映了细胞体积的大小;荧光信号的接受方向与激光束垂直,经过一系列双色性反射镜和带通滤光片的分离,形成多个不同波长的荧光信号。

这些荧光信号的强度代表了所测细胞膜表面抗原的强度或其核内物质的浓度,经光电倍增管接收后可转换为电信号,再通过模/数转换器,将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号。计算机把所测量到的各种信号进行计算机处理,将分析结果显示在计算机屏幕上,液可以打印出来,还可以数据文件的形式存储在硬盘上以备日后的查询或进一步分析。

检测数据的显示视测量参数的不同由多种形式可供选择。单参数数据以直方图的形式表达,其X轴为测量强度,Y轴为细胞数目。一般来说,流式细胞仪坐标轴的分辨率有512或1024通道数,这视其模数转换器的分辨率而定。对于双参数或多参数数据,既可以单独显示每个参数的直方图,也可以选择二维的三点图、等高线图、灰度图或三维立体视图。

细胞的分选是通过分离含有单细胞的液滴而实现的。在流动室的喷口上配有一个超高频电晶体,充电后振动,使喷出的液流断裂为均匀的液滴,待测定细胞就分散在这些液滴之中。将这些液滴充以正负不同的电荷,当液滴流经带有几千伏特的偏转板时,在高压电场的作用下偏转,落入各自的收集容器中,不予充电的液滴落入中间的废液容器,从而实现细胞的分离。

5 检测范围

1.流式细胞仪可以检测细胞结构,包括:细胞大小、细胞粒度、细胞表面面积、核浆比例、DNA含量与细胞周期、R NA 含量、蛋白质含量。

2.流式细胞仪可以检测细胞功能,包括:细胞表面/ 胞浆/ 核的特异性抗原、细胞活性、细胞内细胞因子、酶活性、激素结合位点和细胞受体。

6 流式细胞术的临床应用

1.流式细胞术在肿瘤学中的应用:流式细胞术可以检测肿瘤细胞增殖周期、检测肿瘤细胞表面标记、癌基因表达产物、进行多药耐药性分析、检测凋亡;

2.流式细胞术在血液学中的应用:检测白血病和淋巴瘤细胞、活化血小板、造血干细胞(CD34+)计数、白血病与淋巴瘤的免疫分型、网织红细胞计数、细胞移植的交叉配型和免疫状态监测;

3.流式细胞术在免疫学中的应用:可以进行淋巴细胞及其亚群分析、淋巴细胞免疫分型、检测细胞因子。

7 科研应用

主要有细胞动力学功能研究、环境微生物分析、流式细胞术与分子生物学研究。

8 常规检测时的样品制备8.1 直接免疫荧光标记法

取一定量细胞(约1×106 细胞/ml),直接加入连接有荧光素的抗体进行免疫标记反应(如做双标或多标染色,可把几种标记有不同荧光素的抗体同时加入),孵育20~60分钟后,用PBS(pH7.2 ~7.4)洗1~2次,加入缓冲液重悬,上机检测。本方法操作简便,结果准确,易于分析,适用于同一细胞群多参数同时测定。虽然直标抗体试剂成本较高,但减少了间接标记法中较强的非特异荧光的干扰,因此更适用于临床标本的检测。

8.2 间接免疫荧光标记法

取一定量的细胞悬液(约1X106 细胞/ml),先加入特异的第一抗体,待反应完全后洗去未结合抗体,再加入荧光标记的第二抗体,生成抗原抗体抗抗体复合物,以FCM检测其上标记的荧光素被激发后发出的荧光。本方法费用较低,二抗应用广泛,多用于科研标本的检测。但由于二抗一般为多克隆抗体,特异性较差,非特异性荧光背景较强,易影响实验结果。所以标本制备时应加入阴性或阳性对照。另外,由于间标法步骤较多,增加了细胞的丢失,不适用测定细胞数较少的标本。

9 质量控制和注意事项

流式细胞仪并非是完全自动化的仪器,准确的实验结果还需要准确的人工技术配合,所以标本制备需要规范,仪器本身亦需要质量控制。

9.1 流式细胞术免疫学检测的影响因素和质量控制

流式细胞术在免疫学中有着广泛的应用,其免疫荧光染色的标本制备非常重要,常常由于标本制备过程中出现人为非特异性荧光干扰(尤其在间接免疫荧光染色中)或细胞浓度低等影响检测结果。解决这些影响因素的方法如下:

(1) 确保标本上机检测前的浓度为1X106/ml,细胞浓度过低直接影响检测结果。

(2) 使用蛋白封闭剂,封闭非特异结合位点,尤其在间接免疫荧光标记时必不可少。常用的蛋白封闭剂为0.5%牛血清白蛋白和1%胎牛血清。

(3) 荧光抗体染色后充分洗涤,注意混匀和离心速度,减少重叠细胞和细胞碎片。

(4) 设置对照样品,采用与抗体来源同型匹配的无关对照和荧光抗体的本底对照。

(5)判定结果时,应注意减去本底荧光,为使免疫荧光的定量分析更精确,应用计算机程序软件,用拟合曲线方法从实验组的曲线峰值中减去对照组的曲线峰值,可以得到更准确的免疫荧光定量结果。

(6) 注意染色后避光,保证细胞免疫荧光的稳定。

9.2 DNA倍体分析的质量控制

DNA倍体分析的质量控制仍没有统一的标准, 各文献报道的实验结果差异较大,1993年10月美国癌症研究组织制定了FCMDNA定的统一标准,我们根据这些标准并结合国内有经验的专家多年的实践,对FCM的DNA分析技术的质控和注意事项进行说明。

(1) 手术切除的新鲜标本或活检针吸标本取材时,要避免出血坏死组织。

(2) 标本采集后要及时固定或深低温保存,以免组织发生自溶,DNA降解,而造成测试结果的误差。

(3) 固定剂要采用对组织细胞穿透性强的浓度,70%的乙醇固定效果较好。

(4) 单细胞悬液制备过程中,注意将待测细胞成分分离出来,减少其他成分的干扰,并注意不要损伤该群细胞。

(5) 细胞样品的采集要保证足够的细胞浓度,即1X106/ml,杂质、碎片、团块和重叠细胞应<2%,对肿瘤细胞DNA异倍体的分析样品,至少有20%的肿瘤细胞存在。

(6) 石蜡包埋组织单细胞制备时要注意:取材时应选取无自溶、坏死的组织,对肿瘤组织标本,选取含肿瘤细胞丰富的区域;石蜡组织片的厚度要适宜,最好为40~50μm 。过薄或过厚的切片均会影响检测结果;彻底脱蜡,以免残留的石蜡影响酶的消化活性,验证脱蜡是否完全的方法是弃去二甲苯,加入100%乙醇,如果无絮状物浮起,说明蜡已脱净;水化要充分,使组织还原到与新鲜组织相似的状态;注意消化的时间和消化酶的活性。常规使用0.5%胃蛋白酶,pH 1.5。

9.3 操作

(1)流式细胞仪在整个工作过程中处于最佳状态,能保证定量检测的准确性和检测精度。使用标准样品调整仪器的变异系数在最小范围,分辨率在最好状态,能避免在测量过程中仪器条件的变化引起的检测误差。

(2)评价仪器精度的重要指标是仪器的变异系数(CV),对于校准样品,其CV值越小越好,CV值越小,说明仪器校正的精度越高。校准样品包括非生物样品(荧光微球)和生物细胞样品(人淋巴细胞、鸡红细胞等)。目前,非生物荧光微球已有商品试剂,CV一般<2%~3%。

9.4 资料分析

(1) 当样品中碎片杂质或团块过多,所测细胞数在20%以下,组方图的基线抬高时,应放弃分析处理。

(2) 做细胞周期分析时,样品细胞数应在1万个,排除碎片、杂质和团块,当异倍体细胞数占总细胞数10%以下时,需要结合其他诊断指标,不可盲目下结论,至少异倍体细胞占总细胞数的20%以上,可以确定异倍体的存在。

(3)DNA分析时,正常二倍体细胞组方图CV值>8%时放弃分析,但肿瘤细胞的CV值>8%,与肿瘤细胞的异质性有关。另外,DNA倍体分析时,同源组织的不同个体会出现10%的漂移。

流式细胞仪可同时进行多参数测量,信息主要来自特异性荧光信号及非荧光散射信号。测量是在测量区进行的,所谓测量区就是照射激光束和喷出喷孔的液流束垂直相交点。液流中央的单个细胞通过测量区时,受到激光照射会向立体角为2π的整个空间散射光线,散射光的波长和入射光的波长相同。散射光的强度及其空间分布与细胞的大小、形态、质膜和细胞内部结构密切相关,因为这些生物学参数又和细胞对光线的反射、折射等光学特性有关。未遭受任何损坏的细胞对光线都具有特征性的散射,因此可利用不同的散射光信号对不经染色活细胞进行分析和分选。经过固定的和染色处理的细胞由于光学性质的改变,其散射光信号当然不同于活细胞。散射光不仅与作为散射中心的细胞的参数相关,还跟散射角、及收集散射光线的立体角等非生物因素有关。

在流式细胞术测量中,常用的是两种散射方向的散射光测量:①前向角(即0角)散射(FSC);②侧向散射(SSC),又称90角散射。这时所说的角度指的是激光束照射方向与收集散射光信号的光电倍增管轴向方向之间大致所成的角度。一般说来,前向角散射光的强度与细胞的大小有关,对同种细胞群体随着细胞截面积的增大而增大;对球形活细胞经实验表明在小立体角范围内基本上和截面积大小成线性关系;对于形状复杂具有取向性的细胞则可能差异很大,尤其需要注意。侧向散射光的测量主要用来获取有关细胞内部精细结构的颗粒性质的有关信息。侧向散射光虽然也与细胞的形状和大小有关,但它对细胞膜、胞质、核膜的折射率更为敏感,也能对细胞质内较大颗粒给出灵敏反映。

在实际使用中,仪器首先要对光散射信号进行测量。当光散射分析与荧光探针联合使用时,可鉴别出样品中被染色和未被染色细胞。光散射测量最有效的用途是从非均一的群体中鉴别出某些亚群。

荧光信号主要包括两部分:①自发荧光,即不经荧光染色细胞内部的荧光分子经光照射后所发出的荧光;②特征荧光,即由细胞经染色结合上的荧光染料受光照而发出的荧光,其荧光强度较弱,波长也与照射激光不同。自发荧光信号为噪声信号,在多数情况下会干扰对特异荧光信号的分辨和测量。在免疫细胞化学等测量中,对于结合水平不高的荧光抗体来说,如何提高信噪比是个关键。一般说来,细胞成分中能够产生的自发荧光的分子(例核黄素、细胞色素等)的含量越高,自发荧光越强;培养细胞中死细胞/活细胞比例越高,自发荧光越强;细胞样品中所含亮细胞的比例越高,自发荧光越强。

减少自发荧光干扰、提高信噪比的主要措施是:①尽量选用较亮的荧光染料;②选用适宜的激光和滤片光学系统;③采用电子补偿电路,将自发荧光的本底贡献予以补偿。

样品分选原理流式细胞仪的分选功能是由细胞分选器来完成的。总的过程是:由喷嘴射出的液柱被分割成一连串的小水滴,根据选定的某个参数由逻辑电路判明是否将被分选,而后由充电电路对选定细胞液滴充电,带电液滴携带细胞通过静电场而发生偏转,落入收集器中;其它液体被当作废液抽吸掉,某些类型的仪器也有采用捕获管来进行分选的。

稳定的小液滴是由流动室上的压电晶体在几十KHz的电信号作用下发生振动而迫使液流均匀断裂而形成的。一般液滴间距约数百μm。实验经验公式f=v/4.5d给出形成稳定水滴的振荡信号频率。其中v是液流速度,d为喷孔直径。由此可知使用不同孔径的喷孔及改变液流速度,可能会改变分选效果。使分选的含细胞液滴在静电场中的偏转是由充电电路和偏转板共同完成的。充电电压一般选+150V,或-150V;偏转板间的电位差为数千伏。充电电路中的充电脉冲发生器是由逻辑电路控制的,因此从参数测定经逻辑选择再到脉冲充电需要一段延迟时间,一般为数十ms。精确测定延迟时间是决定分选质量的关键,仪器多采用移位寄存器数字电路来产生延迟。可根据具体要求予以适当调整。

(50)数据处理原理:FCM的数据处理主要包括数据的显示和分析,至于对仪器给出的结果如何解释则随所要解决的具体问题而定。

①数据显示:FCM的数据显示方式包括单参数直方图、二维点图、二维等高图、假三维图和列表模式等。

直方图是一维数据用作最多的图形显示形式,既可用于定性分析,又可用于定量分析,形同一般X—Y平面描图仪给出的曲线。根据选择放大器类型不同,坐标可以是线性标度或对数标度,用“道数”来表示,实质上是所测的荧光或散射光的强度。坐标一般表示的是细胞的相对数。图10-2给出的是直方图形式。只能显示一个参数与细胞之间的关系是它的局限性。

二维点图能够显示两个独立参数与细胞相对数之间的关系。坐标和坐标分别为与细胞有关的两个独立参数,平面上每一个点表示同时具有相应坐标值的细胞存在。可以由二维点图得到两个一维直方图,但是由于兼并现象存在,二维点图的信息量要大于二个一维直方图的信息量。所谓兼并就是说多个细胞具有相同的二维坐标在图上只表现为一个点,这样对细胞点密集的地方就难于显示它的精细结构。

二维点图二维等高图类似于地图上的等高线表示法。它是为了克服二维点图的不足而设置的显示方法。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“等高”。曲线层次越高所代表的细胞数愈多。一般层次所表示的细胞数间隔是相等的,因此等高线越密集则表示变化率越大,等高线越疏则表示变化平衡。图10-4给出了二维等高图的样式。

假三维图是利用计算机技术对二维等高图的一种视觉直观的表现方法。它把原二维图中的隐坐标—细胞数同时显现,但参数维图可以通过旋转、倾斜等操作,以便多方位的观察“山峰”和“谷地”的结构和细节 ,这无疑是有助于对数据进行分析的。

假三维图列表模式其实只是多参数数据文件的一种计算机存贮方式,三个以上的参数数据显示是用多个直方图、二维图和假三维图来完成的。可用ListMode中的特殊技术,开窗或用游标调出相关部分再改变维数进行显示。例如,“一调二”就是在一维图上调出二维图来;“二调一”就是从二维图中调出一维图来。图10-6给出了从二维图等高图中调出相应窗口的直方图的示意图。

图10-6 从二维图设窗调出直方图示意上面简要地介绍了几种数据显示形式,在实际应用中,可根据需要选择匹配,以便了解和获得尽可能多的有用信息。

②数据分析:数据分析的方法总的可分为参数方法和非参数方法两大类。当被检测的生物学系统能够用某种数学模型技术时则多使用参数方法。数学模型可以是一个方程或方程组,方程的参数产生所需要的信息来自所测的数据。例如在测定老鼠精子的DNA含量时,可以获取细胞频数的尖锐波形分布。如果采用正态分布函数来描述这些数据,则参数即为面积、平均值和标准偏差。方程的数据拟合则通常使用最小二乘法。而非参数分析法对测量得到的分布形状不需要做任何假设,即采用无设定参数分析法。分析程序可以很简单,只需要直观观测频数分布;也可能很复杂,要对两个或多个直方图逐道地进行比较。

逐点描图(或用手工,或用描图仪、计算机系统)是大家常用的数据分析的重要手段。我们常可以用来了解数据的特性、寻找那些不曾预料的特异征兆、选择统计分析的模型、显示最终结果等。事实上,不经过先对数据进行直观观察分析就决不应该对这批数据进行数值分析。从这一点来看,非参数分析是参数分析的基础。

逐道比较工作量较大,但用直观法很容易发现明显的差异,特别是对照组和测试组。考虑到FCM的可靠性,要注意到对每组测量,都要有对照组,对照组可以是空白对照组、阴性对照组、或零时刻对照组等,具体设置应根据整体实验要求而定。对照组和测试组的逐道比较往往可以减少许多不必要的误差和错误解释。顺便指出,进行比较时对曲线的总细胞数进行归一化处理,甚至对两条曲线逐道相减而得到“差结果曲线”往往是适宜的。

因为数据分析往往和结果解释关系十分密切,也就是说和生物学背景相关,因此具体的分析法和原理将在后面结合实例再介绍。

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