流式細胞儀可用于檢測細胞特征，包括細胞大小、細胞數量、細胞周期和細胞表型分析等。該技術可為研究人員提供單個細胞的高度特異性信息。從表達綠色熒光蛋白的細胞系到來源于組織的異質細胞群體，都是典型的流式樣品類型。實現高效流式細胞分析的關鍵要求是將樣品制備成單細胞懸液，從而確保每個細胞都能進行數據分析。

流式細胞術簡介

流式細胞術是一種常用的細胞分析技術，它在20世紀50年代被用于檢測細胞的體積，可在細胞隨快速流動的液流直線通過流動室時進行檢測。從那時起，許多工程師和研究人員不斷創新，最終帶來了現代流式細胞儀，利用流式細胞儀，溶液中的細胞以每秒10,000個細胞（或更多）的速度通過儀器的激光檢測區，進而對細胞進行檢測和分析。如今的流式細胞儀可檢測更多的熒光參數（從1或2至最多60個左右），利用不同顏色的熒光染料可同時檢測同一個細胞上的所有這些參數。流式細胞儀運行速度快且具有單細胞水平檢測能力，能夠快速分析和鑒定數百萬個細胞，并為細胞生物學家提供大量統計學數據，，但無法獲得顯微鏡可提供的形態特征和亞細胞定位信息。科學，就像生活一樣，一切均在于權衡取舍！請參見表1流式細胞術和顯微鏡技術的對比。

表 1.流式細胞術和熒光顯微成像作為細胞分析技術的對比。

流式細胞術的潛在應用

流式細胞術的潛在應用非常多，包括檢測和測量：

· 蛋白質表達 - 遍及所有細胞，包括細胞核內

· 蛋白質轉譯后修飾 - 包括剪切和磷酸化蛋白質

· RNA - 包括IncRNA、 miRNA和mRNA轉錄物

· 細胞健康狀態 - 從存活率到晚期凋亡或程序化細胞死亡

· 細胞周期狀態 - 是評估細胞處于G0/G1期、S期、G2期或多倍體狀態的強大工具，包括分析細胞凋亡和活化

· 鑒定和表征異質樣本中的不同細胞亞群 - 包括區分中樞效應記憶細胞和耗竭T細胞或調節性T細胞

分選用流式細胞儀還可以分選細胞并回收細胞亞群以用于后續實驗。這種專業流式細胞儀又被稱為熒光激活細胞分選儀（FACS），這一術語有時會與“流式細胞儀”混淆。然而，這種用法是錯誤的。流式細胞儀是不能進行細胞分選的分析儀器。細胞分選儀利用與流式細胞儀相似的流體學和熒光成分，但是能夠將異質樣品中的特定細胞群體轉移到獨立試管中，這通常是基于特定的熒光標記特性。如果是在無菌條件下進行收集，則這些細胞可用于進一步的培養、操作和研究。

流式細胞術工作原理概述

流式細胞儀的三個主要元件是流體學、光學和電子學系統（圖1）。

l 流式細胞儀的流體系統負責將樣品從樣品管轉移到流動池。一旦通過流動池（并通過激光束），樣品將被分選出來（在細胞分選儀中）或移到廢液中。

l 光學系統的元件包括激發光源、透鏡和濾光片（用于收集和移動儀器周圍的光）以及用于產生光電流的檢測系統。

l 電子系統是流式細胞儀的大腦。在這里，來自檢測器的光電流經過數字化、處理和保存，以用于后續分析。

圖 1.流式細胞儀三大主要元件示意圖。

樣品上樣到儀器

典型的實驗從單細胞懸浮液中的熒光標記細胞開始，但是可以使用任何顆粒類型的樣品。將樣品置于流式細胞儀上，樣品被吸到儀器中，細胞懸浮在一種被稱為鞘液的生理緩沖液。流體系統（管道、泵和閥）將初始樣品懸浮液排列成單列細胞流（圖2），并使細胞通過流式細胞儀以進行分析。

圖 2.流式細胞儀的流體學。流動池（也稱為流式小室）使樣品中的細胞（顆粒）排成一列。這是單細胞分析的關鍵步驟。

激光檢測點

細胞與激光發生相互作用的地方稱為激光檢測點（圖3）。您也可能聽過它的另一個名字“激光攔截”。這是熒光檢測發生的地方。當激光束照射到單個細胞時，一些光會撞到細胞內的物理結構，導致光線散射。這種光散射可被測量，并且與相對細胞大小和細胞內的結構相關。這些測量稱為前向角散射（FSC）和側角散射（SSC），取決于收集光的位置相對于激光路徑的角度。幾乎同時，來自激光器的光激發與細胞相關的所有熒光團，產生熒光發射。所有這些光被檢測器收集并通過流式細胞儀的電子元件進行處理。通過激光檢測點之后，流體系統會將不需要的細胞輸送到廢液桶中。在細胞分選儀中，細胞將在激光檢測點被分選和輸送到收集管中，以供后續實驗使用。

圖 3.激光檢測點。在流式細胞儀內，當顆粒一個一個流過激光器前方時，激光束照射到獨立顆粒的地方稱為激光檢測點。

總結

流式細胞術是一種強大的工具，適用于從表型分析到細胞健康狀態和存活率的各種細胞分析應用。

流式細胞術的兩大優點是能夠測定同一樣品上的大量參數（2-30個或更多），以及能夠在幾秒內收集數百萬個細胞的信息。

流式細胞儀有3個主要組成部分，即流體學、光學和電子學系統，它們共同構成了完整的細胞分析系統（圖4）。

圖 4.流式細胞儀的工作元件。

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