流式细胞术原理及应用

FCM在细胞生物学中的应用

1 细胞周期分析 在细胞周期内，DNA含量随时相发生周期性 的变化。通过荧光探针对细胞进行相对DNA含量 测定，可分析细胞周期各时相的百分比，周期动 力学参数以及DNA异倍体。 DNA和RNA特异性 染料有PI、EBMI、CA3、HO.33258、HO.33342、 DAPI、7-AAD、AO和PY等。通过抗溴脱氧脲嘧 啶核苷(BrdUrd)的单克隆抗体也可对DNA进行染 色。
在细胞凋亡研究中的应用
细胞凋亡过程中，由于胞浆和核染色质浓 缩，核裂解，产生凋亡小体，使细胞的光散 射性质发生相应的变化，因此测定细胞的光 散射是非常简单的细胞凋亡分析方法。用PI、 AO和Rh123等染料染色，还可以将坏死细胞、 凋亡细胞和活细胞定量地区分开来。FCM通 过对凋亡的检测，可以研究各种调控因素如 癌基因、射线及化疗药物对凋亡的影响。
FCM在药理学中的应用
1多重耐药性(Multidrug Resistance, MDR) MDR指对 几种自然产生细胞毒素的交叉抗性，是成功化疗的一种 主要障碍。MDR可能是因为跨膜P-糖蛋白(P-gp)的高表 达和/或细胞内药物重新分配异常，从而使细胞内药物 在有效作用部位的净摄入量减少所致。 FCM在评价 MDR及其调控因素中的作用： 在结构方面：检测P-gp 的高表达，在功能方面，检测抗肿瘤药物的细胞内积聚 程度，判断疗效；检测药物在细胞内的重新分配，判断 是否在药物作用位点。 化疗药物作用机制及疗效评价： FCM DNA直方图变化分析，可快速显示肿瘤细胞体的 增殖能力，应用BrdUrd掺入技术和抗BrdUrd单克隆抗体 免疫荧光，的准确测定DNA合成速率，动态观察肿瘤生 长状态。因此可根据细胞周期各时期分布情况，研究化 疗药物作用机制(是否周期特异性或时相特异性)，并直 观了解化疗药物对癌细胞动力学的干扰和影响。
2 细胞内钙离子浓度测定
荧光染料(如Quin-2、Indo-1、Fura-2、 Fluo-3和Rhod-2等)通过乙酰甲酯(AE)导 入细胞后，与钙离子特异性结合。染料 的激活或发射特性与钙离子浓度有关， 故可用比例法测得或直接测得的荧光强 度得到钙离子浓度的相对值，实际浓度 需经校对后获得
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3 细胞内pH值测定
流式细胞检测技术
流式细胞检测技术的原理和方法 流式细胞检测技术的应用 流式细胞相关技术

流式细胞检测技术的发展

从本世纪初开始，科学家们就在不断探索细胞 测量技术，1968年斯坦福大学的Bill Bonner等 研制出第一台以荧光活化的细胞筛选仪 (Fluorescence-activated cell sorter, FACS)。1973 年BD公司以FACS的商品名称出品了第一台商 业化的流式细胞仪(Flow Cytometer, FCM)。随 着单克隆抗体技术的发展，流式细胞仪检测技 术已经广泛使用在基础研究和临床实践的各个 方面，包括细胞生物学、肿瘤学、血液学、免 疫学、药理学、遗传学及临床检验学等领域， 对各个学科的发展发挥着重要作用。
信号分析

流式细胞仪产生并分析的信号主要有光 散射信号和荧光信号。光散射信号的强 弱可以反映细胞的大小、形态及胞浆颗 粒化的程度等。依荧光素的不同，用不 同波长的光激发，发射出不同波长的荧 光，可显示不同的颜色，在不同的实验 体系中，这些荧光信号就可以反映不同 的细胞生物学特性
荧光信号分析

如用荧光染料(FITC或PE等)标记的单克隆 抗体 特异性地与细胞表面的抗原、受体或膜糖 蛋白结合，在激光的激发之下，发出一定波长 的荧光。荧光信号的强度反映了膜抗原、受体 或糖蛋白的相对数量，对荧光信号进行收集分 析，就可以实现对细胞亚群和功能等的分析。 用DNA染料对DNA进行染色，染料通过一定方 式与DNA链结合，在激光的激发下，染料发出 荧光，测定荧光的强度，就可得出相对DNA的 含量，进而可对细胞周期时相进行分析。用特 定的荧光染料还可对细胞钙离子浓度、细胞内 pH值以及细胞膜电位等进行测定。
2 肿瘤预后估计

通常，异倍体肿瘤恶性度、复发率、转移 率和死亡率都较二倍体肿瘤高。已有文献报道， 在乳腺、结肠、直肠、前列腺和膀胱肿瘤中， 异倍体和/或较高的S期百分比都是不良预后的 标志。同样地，在肺癌、头颈部肿瘤、卵巢癌、 肾癌、子宫内膜癌、黑色素瘤和白血病中，亦 有类似发现。因此在病理组织学分级、临床分 期等指标基础上，用流式细胞仪检测肿瘤DNA 倍体可更客观地预测预后。
流式细胞术及其应用
流式细胞术的原理和方法 流式细胞术在生物学和医学研究中的应用 流式细胞相关技术

流 式 细 胞 仪 工 作 原 理 图
流式细胞仪的工作原理

流式细胞仪包括液流系统、光学系统、分选系 统和数据处理系统。待测样本中的细胞或其它 生物学颗粒性物质经液流系统单个地流过流式 细胞仪中激光照射的区域，细胞受激光的激发 产生信号，被仪器中的信号接收器接受并放大， 这些放大了的信号经计算机分析处理，并以图 表的形式直观地显示出来；通过分选系统还可 以将某些类型的细胞群体筛选出来。
3 监测癌基因和抑癌基因表达

在肿瘤发生发展过程中的作用 用流 式细胞仪可以通过特异性的单克隆抗体 监测肿瘤细胞中癌基因表达产物的水平 以研究肿瘤调控因素。如有文献报道， p53蛋白在乳腺癌细胞中的表达与肿瘤的 预后有关。而ras基因的产物P21蛋白的表 达从萎缩性胃炎、癌前病变、胃癌依次 增加，证实P21蛋白在癌变过程中参与了 重要作用。
荧光染料(BCECF、COFDA、DCH 和SNARF等)激发光谱或发射光谱是pH值 依赖的。在生理pH值范围内，比例荧光 与pH值有很好的线性关系，故可用比例 荧光测pH值，实际pH值经校正后获得。
FCM在肿瘤学中的应用
1 肿瘤诊断 DNA非整倍体的出现是癌 变的一个重要标志，细胞的增殖能力大 小也可反映肿瘤的生物学特征。因此， 临床上可利用流式细胞仪进行细胞周期 分析和DNA倍性分析，辅助肿瘤诊断， 包括监测癌前病变、肿瘤的早期诊断、 交界性肿瘤诊断和肿瘤细胞学诊断等各 方面。