流式细胞仪如何将不同类型的细胞分开

作者：李林（厦门大学）

流式细胞仪（flow cytometer）是一种在功能水平上对单细胞或其他生物粒子进行定量分析和分选的检测仪器，可以每秒钟分析上万个细胞/粒子，并能同时从一个细胞/粒子中获得多个参数。其应用范围非常广泛，而且还在不断拓展，细胞分选也是它的重要应用之一。它能够根据每个细胞的光散射和荧光特征，将特定的细胞从细胞群体中分选出来。下文以细胞为例具体说明流式细胞仪的工作原理、技术特点和应用。

流式细胞仪能够利用细胞的光散射特征，测量单个细胞的大小和粒度。流式细胞仪的主要组成部分是液流系统（流动室、鞘液流）、光学系统（光源、光信号、光收集系统）、电子系统，主要涉及荧光信号、电信号、数字信号的转化，液流系统负责将含有细胞的液体引导至聚焦的光源中，激发光聚焦在细胞之后，会使待测的细胞产生特定的光学信号，而光收集系统将细胞的光散射或荧光传输到信号处理系统中。信号处理系统将信号转换为与光强度成正比的可读数据，最后进行计算分析（图1）。

图1 流式细胞仪的基本工作原理

该技术的特点非常突出。首先，能够在极短时间内分析大量细胞。只要标本中的细胞数量足够，流式细胞仪可以每秒钟数千个细胞的速率进行测量，测量的细胞总数可达数万乃至数百万个。其次，可同时分析单个细胞的多种特征。同时使用不同荧光标记的不同单克隆抗体进行多色荧光染色，通过流式细胞分析，即可获得单细胞的多种信息，使细胞亚群的识别、计数更为准确。再次，可进行定性或定量的细胞参数分析。通过荧光染色可对单细胞的某些成分如DNA含量、抗原或受体表达量、酶活性及细胞的功能等进行单细胞水平的定性与定量分析。最后，其具有强大的分选功能，在分析的同时可以对特定细胞群体加以分选。

为了实现细胞分选，通常使用细胞分选器。细胞分选的一般原理是基于带电液滴的静电偏转，其中一些液滴包含细胞。经荧光染色或标记的单细胞悬液放入样品管中，被高压压入流动室内。流动室内充满鞘液，在鞘液的包裹和推动下，细胞被排成单列，以一定速度从流动室喷口喷出。在流动室的喷口上配有一个超高频的压电晶体，充电后振动，使喷出的液流断裂为均匀的液滴，待测细胞就分散在这些液滴之中，这些液滴通过一束或多束激光束，并同时由一个电极充电，将这些液滴加上正、负不同的电荷，当液滴流经带有几千伏的偏转板时，在高压电场的作用下发生偏转，落入各自的收集容器中，没有充电的液滴落入中间的废液容器，从而实现细胞的分离（图2）。

流式细胞术可应用于免疫学、病毒学、分子生物学、癌症生物学和传染病监测等多个学科。例如，能够同时标记来自血液和骨髓的混合细胞群及可以分离成单个细胞的实体组织，如淋巴结、脾脏、黏膜组织、实体瘤等；用于基于细胞膜、细图2 通过液滴偏转分选细胞胞质和抗原检测的各种应用。此外，全细胞和细胞成分，如细胞器、细胞核、DNA、RNA、染色体、细胞因子、激素和蛋白质的含量等也可以通过流式细胞术进行研究。流式细胞仪还可进行细胞增殖和细胞周期的分析、钙通量和膜电位的测量等，是进行生化分析的好帮手。

文章来源：李林.专家答读者问：流式细胞仪如何将不同类型的细胞分开[J].生物学通报,2023,58(04):77-78.