一、流式细胞术简介

流式细胞术（Flow Cytometry，FCM）是利用流式细胞仪对单个细胞或微粒的理化、生物学特征进行分析以及根据这些特征精确分选细胞的技术。流式细胞术应用广泛，不仅在免疫学、细胞生物学和分子生物学等基础研究方面必不可少，而且在临床对多种疾病的辅助诊断以及治疗方面也发挥出极大作用。

流式细胞仪通常由液流系统、光学系统和电子系统三部分组成（图1）。其工作原理是荧光标记的单细胞液流被激光照射后，发出一定波长的荧光并通过不同滤光片，电子检测设备收集并分析荧光信号，并将各通道的数字转换为图形显示。

二、北京市肝病研究所流式平台构成

北京市肝病研究所的流式平台由四台流式细胞仪组成，分别是BD FACSCalibur流式细胞仪、BD FACSJazz流式细胞分选仪、ImageStreamX MarkII量化成像分析流式细胞仪、和CyTOF2质谱流式细胞仪。四台流式细胞仪囊括了细胞分析、细胞分选、流式细胞成像、和高通量无补偿流式细胞术，对肝病研究具有极其重要的作用。

（一）BD FACSCalibur流式细胞仪

BD FACSCalibur流式细胞仪（图2）可提供两激光四色的样本检测，仪器的参数设置如表1所示。该仪器操作简单，能满足细胞凋亡与周期检测、DNA倍体分析、荧光报告基因表达和转染效率判定等基本的科研实验需求。

（二）BD FACSJazz流式细胞分选仪

BD FACSJazz流式细胞分选仪（图3）配置了两激光六色的荧光检测，具体参数见表2。该仪器机身小巧，光学平台紧凑，具有新型的液流控制台和分选软件，能够实现常规的细胞分选应用。BD FACSJazz提供两路分选，能够直接看到分选仓内情况，并有多路视频信号对分选情况进行实时监控，增加了细胞分选的可控可测性能。

（三）ImageStreamRX MarkII量化成像分析流式细胞仪

ImageStreamRX MarkII量化成像分析流式细胞仪（图4）具有三激光十二通道的检测性能，能够检测的荧光素见表3。该仪器将流式细胞仪的速度、敏感性和表型分析能力与荧光显微镜的细节成像能力相结合，所获得的广泛应用是无论单独流式细胞仪或荧光显微镜都根本无法做到的。仪器具有十二个检测通道，能够对通过流动室的细胞逐个采集图像，并利用图像分析软件对每个细胞图像的形态学参数进行量化分析，可广泛应用于免疫学、肿瘤学、生物化学、干细胞、病原微生物、海洋学等多种学科的研究。

ImageStreamRX MarkII量化成像分析流式细胞仪应用举例：

（四）CyTOF2质谱流式细胞仪

CyTOF2流式细胞仪通过对传统流式技术和质谱技术的整合，彻底解决了荧光串色的问题，并实现了几十个参数的同时测量。其强大的数据获取能力与现代信息生物学的分析手段紧密结合，对生物学多个领域的研究具有重大的推动作用。在血液学领域，它可以对复杂的样品进行精细的免疫分型和信号通路分析；在免疫学的研究中，可以对免疫细胞进行自动分群，并对免疫细胞的功能多态性进行细致分析；在癌症研究领域，它可以对癌症组织进行精细的亚群分析，帮助研究者找到与临床预后密切相关的细胞亚群；在干细胞研究领域，可以深入探讨当前技术下所区分出的干细胞群体的异质性，对于以后干细胞治疗等领域具有重要的指导意义。

与传统流式细胞技术相比，CyTOF流式细胞技术具有以下优势：1）检测通道数量多CyTOF流式细胞仪中配备的ICP-TOF质谱装置具有非常宽的原子量检测范围（88～210Da），因此可以同时检测上百个不同的参数。2）通道间无干扰，无需计算补偿ICP质谱装置具有超高的分辨能力，可以完全区分开用来标记的各种元素（如右图所示）。所以解决了困扰传统流式的“串色”问题，使实验流程得到简化，也节约了样品和试剂。3）金属标签数量多，并具有极低的背景金属标签是通过多聚螯合物实现与抗体的共价偶联，这种金属螯合物与细胞组分的非特异性结合极低，同时选择作为标记的镧系金属，在细胞中的含量基本为零，因此其信号背景极低。

三、流式技术平台的作用和意义

北京市肝病研究所研究人员长期从事肝病相关的研究，对自噬、信号通路和免疫学方面的研究也处于领先水平。肝病研究所拥有上述四台流式细胞仪，十分必要对大型仪器进行合理地规划和使用维护。建立流式技术平台，目的为研究所和佑安医院的科研工作服务。四台流式细胞仪能够满足众多科研工作需求，包括细胞周期检测、自噬与凋亡水平检测、各种细胞表面标志测定、细胞分选等。

新型的ImageStreamX MarkII量化成像分析流式细胞仪由于结合了传统流式细胞术与荧光显微成像技术，将传统流式的应用范围拓展到了基于图像分析结果的领域，如共定位、细胞间相互作用、内吞等，因此更是实现高水平科研的利器。无论是免疫学、生物化学等基础生命科学研究，或者是肿瘤学、病理学等医学相关研究，量化成像分析流式细胞仪都有十分广泛的应用。目前利用量化成像分析流式细胞检测技术已经发表了超过300篇的同行评议文章，其中已有多篇文章发表在Science、Nature、Immunity等顶尖杂志上。

将研究所的研究方向和CyTOF流式细胞仪的优势结合起来，该平台对研究所的发展具有重大的作用和意义：在肝癌方面，可以同时检测多个肝癌早期诊断分子，并且CyTOF流式细胞仪不仅可以细致观察出各个病人组织细微的差异，也可以从多态性的群体中总结出规律性的结论，对癌症的研究和治疗具有重要的指导意义；在肝再生方面，CyTOF流式细胞仪具有通道多、无串色的优势，将极大促进干细胞的研究，并且可以深入细胞内部对信号通路、细胞增殖、细胞周期等进行精细分析；在肝病免疫学研究方面，CyTOF流式细胞仪可以进行免疫细胞的自动分群，展现细胞亚群内部的多态性，从而更加深入研究免疫反应机制。

四．流式技术平台的诊断和科研用途

肝脏是人体重要的免疫器官。来自全身和肠道的血液流经肝脏，携带了各种营养物质，也包含了许多抗原物质，它们与众多免疫细胞在肝脏内相互作用，挑战着肝脏内部的免疫稳态。因此，肝脏疾病大多都是免疫稳态被打破的结果。利用流式细胞仪可对HBV感染过程中各种细胞的功能状态进行分析，结合HBV DNA定量检测、肝脏转氨酶水平、凝血酶原水平、血常规等检测，对肝炎和肝癌发生发展和治疗起到重要作用。

目前肝病研究中流式细胞仪的主要应用有：

1）常规检测HBV感染患者外周血单个核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells, PBMCs）中各种免疫细胞的数量和比例，如T/B/NK细胞检测、CD4/CD3/CD8/CD45检测、Th1/Th2/Th17/Treg检测等；

2）检测HBV感染患者PBMCs表面的各种免疫分子，如HLA-DR、CD80、CD86、PD-1、CTLA-4、TLRs等；

3）检测HBV感染患者血清中的各种细胞因子水平；

4）检测切除肝癌组织中肿瘤浸润淋巴细胞（Tumor infiltrated lymphocytes, Tils）组成；

5）细胞治疗：从患者PBMCs中分选感兴趣的目的细胞，在体外进行诱导扩增培养，再回输至患者体内，达到免疫治疗肝病的目的。常用的免疫回输细胞有：细胞因子诱导的杀伤细胞（Cytokine induced killer, CIK）；DC-CTL；iAPA（inhibition of antigen presentation attenuators）-DC-CTL；DC-CIK等。

五．北京市肝病研究所流式技术平台可提供的服务项目

1. 细胞表面标记检测和胞内细胞因子检测

2. 细胞凋亡检测

3. 细胞周期检测

4. 细胞增殖检测

5. 细胞分选

6. 成像流式检测，包括荧光信号共定位、内化、蛋白质核转位、细胞形变等

7. 质谱流式检测

以上服务均为收费项目，如有使用需求，请与平台负责人联系。联系电话：83997425。

参考文献

1. López-Riquelme N, Minguela A, Villar-Permuy F, et al. Imaging cytometry for counting circulating tumor cells: comparative analysis of the CellSearch vs ImageStream systems. APMIS. 2013; 121(12):1139-43.

2. Xi X, Zhang X, Wang B, et al. The interplays between autophagy and apoptosis induced by enterovirus 71. PLoS One. 2013; 8(2):e56966.

3. Dolina JS, Sung SS, Novobrantseva TI, et al. Lipidoid Nanoparticles Containing PD-L1 siRNA Delivered In Vivo Enter Kupffer Cells and Enhance NK and CD8(+) T Cell-mediated Hepatic Antiviral Immunity. Mol Ther Nucleic Acids. 2013;2:e72.

4. Bezbradica JS, Rosenstein RK, DeMarco RA, et al. A role for the ITAM signaling module in specifying cytokine-receptor functions. Nat Immunol. 2014;15(4):333-42.

5. Ralston KS, Solga MD, Mackey-Lawrence NM, et al. Trogocytosis by Entamoeba histolytica contributes to cell killing and tissue invasion. Nature. 2014; 508(7497):526-30.

6. Köck J, Kreher S, Lehmann K, et al. Nuclear factor of activated T cells regulates the expression of interleukin-4 in Th2 cells in an all-or-none fashion. J Biol Chem. 2014; 289(39):26752-61.

7. Jauréguiberry S, Ndour PA, Roussel C, et al. Postartesunate delayed hemolysis is a predictable event related to the lifesaving effect of artemisinins. Blood. 2014; 124(2):167-75.

8. García-Vallejo JJ, Ilarregui JM, Kalay H, et al. CNS myelin induces regulatory functions of DC-SIGN-expressing, antigen-presenting cells via cognate interaction with MOG. J Exp Med. 2014; 211(7):1465-83.

9. Hawkins ED, Oliaro J, Kallies A, et al. Regulation of asymmetric cell division and polarity by Scribble is not required for humoral immunity. Nat Commun. 2013; 4:1801.

10. Thaunat O, Granja AG, Barral P, et al. Asymmetric segregation of polarized antigen on B cell division shapes presentation capacity. Science. 2012; 335(6067):475-9.

11. Single Cell Mass Cytometry Reveals Remodeling of Human T Cell Phenotypes by Varicella Zoster Virus. Sen N, Mukherjee G, Arvin AM. Methods. 2015 Jul 23. pii: 1046-2023(15)30024-4. doi: 10.1016/j.ymeth.2015.07.008. [Epub ahead of print] Review.PMID:26213183

12. Implementing Mass Cytometry at the Bedside to Study the Immunological Basis of Human Diseases: Distinctive Immune Features in Patients with a History of Term or Preterm Birth. Gaudillière B, Ganio EA, Tingle M, Lancero HL, Fragiadakis GK, Baca QJ, Aghaeepour N, Wong RJ, Quaintance C, El-Sayed YY, Shaw GM, Lewis DB, Stevenson DK, Nolan GP, Angst MS. Cytometry A. 2015 Jul 17. doi: 10.1002/cyto.a.22720. [Epub ahead of print]PMID: 26190063

13. Impact of recent innovations in the use of mass cytometry in support of drug development. Nassar AF, Ogura H, Wisnewski AV. Drug Discov Today. 2015 Jun 16. pii: 1359-6446(15)00231-7. doi: 10.1016/j.drudis.2015.06.001. [Epub ahead of print]PMID: 26092491

14. Mass cytometry as a platform for the discovery of cellular biomarkers to guide effective rheumatic disease therapy. Nair N, Mei HE, Chen SY, Hale M, Nolan GP, Maecker HT, Genovese M, Fathman CG, Whiting CC. Arthritis Res Ther. 2015 May 18;17(1):127. doi: 10.1186/s13075-015-0644-z.PMID:25981462

15. A CD45-based barcoding approach to multiplex mass-cytometry (CyTOF). Lai L, Ong R, Li J, Albani S. Cytometry A. 2015 Apr; 87(4):369-74. doi: 10.1002/cyto.a.22640. Epub 2015 Feb 2. PMID: 25645694

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