流式细胞仪

营养师

导读：流式细胞仪是一种在功能水平上对单细胞或者其他生物粒子的物理化学信息进行定量定性分析的检测技术。它可以高速分析上万个细胞，并能同时从一个细胞中测得多个参数，具有速度快、精度高、准确性好等优点。
流式细胞仪的发展进程
最早的流式细胞仪雏形诞生于1934年，Moldavan提出使悬浮的单个血红细胞流过玻璃毛细管，在亮视野下用显微镜进行计数，并用光电记录装置测量的设想。
随着流式细胞仪技术不断发展，全球流式市场多色普遍化，机型随应用领域细分化，机械化高通量化。流式细胞仪从最初的单激光单色发展到现在的多激光多色、从最初的每秒钟分析几百个细胞到现在每秒钟分析几万甚至十几万个细胞，不管是在荧光通道的颜色数量、还是在分析速度和软件性能上都有了很大改进，这些改进大大提高了数据质量和工作效率。
下面我们列举了几种有代表性的流式技术，从基础款分析流式细胞仪到分选流式、到全光谱流式、纳米流式检测仪等等和大家一起探讨一下不同类型的流式细胞仪的功能和应用。


传统流式细胞仪
传统流式技术能够根据样品中每个细胞的光散射特性和荧光特征，将待测细胞悬液，在一定压力下压入流动室中，形成鞘流，使样本中的细胞逐个稳定地从流动池中间通过，依次通过检测区域。在信号检测区域，一定波长的激光束聚焦后，垂直照射在样品流的细胞上，产生散射光信号和荧光信号。这些信号反映了被测细胞的物理化学信息，可借此进行定量分析；也可以根据选取的参数范围把指定的细胞亚群从样品中分选出来。因此，传统流式细胞仪根据功能又分为分析型流式细胞仪和分选型流式细胞仪。
分析型流式细胞仪，用于快速分析检测待测细胞悬液，通过检测细胞上的多种信号，来定性或定量分析细胞表面表达的特异分子。传统流式细胞仪，通常配置1激光2色到3激光12色。
分选型流式细胞仪，用于快速分离获取目的细胞，在分析检测的基础上，通过分选模块对细胞加以分离和收集，将目的细胞从混合细胞群中分拣出来，分选效率高、纯度高。
流式细胞仪不仅能对细胞膜表面不同抗原同时进行荧光免疫标记，如淋巴细胞亚群：包括T淋巴细胞(CD3)、B淋巴细胞(CD19)、NK淋巴细胞(CD16+56)三大群的测定和白血病的诊断与分型；还可通过荧光化合物标记细胞特性，如Annexin V通过标记磷脂酰丝氨酸，检测出早期凋亡细胞。此外，也可以对核酸DNA/RNA进行PI或EB标记，可以区分正常细胞和坏死细胞或检测细胞周期。
目前，流式细胞术已普遍应用于免疫学、血液学、肿瘤学、细胞生物学、细胞遗传学、生物化学等临床医学和基础医学研究领域。


全光谱流式细胞仪
全光谱流式细胞术是一种基于常规流式细胞术的技术，其中光谱仪和多通道检测器（通常为CCD）代替了常规系统中的传统反射镜、滤光器和光电倍增管（PMT）。流式细胞仪可以快速进行多参数收集并分析单个细胞或颗粒上的数据。
全光谱流式细胞仪是通过其全光谱分析技术，提供高分辨率、高参数、高灵敏度的新一代细胞分析工具。全光谱分析技术，可以捕获每个荧光分子在特定波长范围内的全部光谱发射信号，通过使用高灵敏度的检测器阵列，能够在单个细胞水平上对超过40个参数进行高通量分析。使用全光谱流式细胞仪，在实验设计时有更广泛的荧光素选择，检测灵敏度更高，尤其弱信号的检测。另外，全光谱信号收集，满足各种应用场景，不同应用无需更换滤光片，无需补偿，解析数据更准确。


纳米流式检测仪
纳米流式检测仪（Flow NanoAnalyzer）覆盖了传统流式细胞仪200 nm以下粒径检测的盲区，囊括了纳米颗粒以及亚细胞结构，细菌，病毒，细胞外囊泡（外泌体）等的天然生物纳米颗粒的表征，为流式检测技术打开了通往纳米世界的窗口。通过对单个纳米颗粒（7-1000 nm）的粒径及其分布、颗粒浓度以及生物化学性质的高分辨、高选择性、高通量检测，纳米流式检测仪为生命科学和生物医学研究以及纳米科技的发展提供了一个强有力的表征手段。
质谱流式检测仪
质谱流式细胞技术（Mass Cytometry, CyTOF）采用带有金属同位素标签的抗体对细胞进行标记，通过飞行时间质谱分析各细胞上的标签组成，进行细胞表型和功能的深入研究。金属标签替代荧光标签，无串色干扰、无需补偿、背景极低，可深入研究各细胞亚群的功能及细胞亚群间的联系，实现更加精细的细胞分型。它继承了传统流式细胞仪高速分析的特点，又具有质谱检测的高分辨能力，是流式细胞技术一个新的发展方向。
单细胞拉曼分选
单细胞拉曼光谱具有非标记、无损、快速测量细胞代谢表型组、可与单细胞测序对接等优势。每种类型的细胞都有自己独特的拉曼光谱，基于单细胞拉曼光谱，FlowRACS®不需分离培养、在单细胞精度直接鉴定单细胞种类，并可并行测量底物代谢、物质合成、代谢物互作网络、环境应激、物种间互作等代谢表型组及其细胞间异质性。
总结展望
近年来，基于流式细胞术的研究和应用取得了很多喜人的成果。新型应用对流式技术的发展提出了新的要求，而技术的发展又进一步推动了应用的发展和深入。流式细胞仪在中国市场的发展还是主要集中在科研、临床、生物产业三大块。从应用方向来看主要还是以免疫、肿瘤、单细胞研究为主，特殊的一些方向例如单细胞分选、微小颗粒的分析分选将会是未来的热点。

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