红细胞流式计

Rzdeb / Istockphoto.红细胞（RBCS）是世界上输血服务所需的重要血液产品。遗憾的是，初始捐赠的血液，由于储存和输血袋限制了红细胞的寿命和降解，因此，其质量只能通过采样来确定。加拿大不列颠哥伦比亚大学的达纳迪瓦恩（Dana Devine）和同事推出了一种光学方法，采用拉曼光谱仪作为最佳的作业工具，可以对红细胞进行非侵入性检查。自20世纪80年代以来，在艾滋病毒/艾滋病发生严重问题之后，输血产品的安全标准有了很大的改进，但质量仍然可能是一个问题。因此，需要一种适当的分析工具，可以快速且容易地对红细胞和其他输血产品进行质量控制分析。主要问题是存储空间的劣化，称为“存储病变”的问题。这可能导致转发患者中的严重健康问题，如果他们首先需要输血，那么将面临多次问题。红细胞浓缩物通常可以在加拿大、英国和美国的血库中储存长达42天。在这些区域外，存储限制可能不同。来自一批单位的随机样品，通常在到期日期前检测溶血、血细胞比容、血红蛋白和残留白细胞（WBC）。然而，由于样品之间的个体和性别差异，某些单位的血液样品可能会在到期日之前长期退化。随着装置老化，造成葡萄糖浓度下降和乳酸浓度升高。因此，对这两种成分的分析可充当退化的代理。通过专注于三个特定的拉曼带 - 对于乳酸（857cm-1），葡萄糖（787 cm-1），溶血（1003 cm-1），团队发现，他们可以将这些分析结果与红细胞在储存和退化水平达到的时间匹配。该团队指出，允许空间偏移拉曼光谱（SORS）通过输血袋深入进入样品进行检测。虽然此前已经展示了这样的分析，但该团队现在再次验证了具有并行生物扫描所获取的光谱，允许它们揭示关注的适当频段。该团队写道，拉曼技术可有效地用于集中使用红细胞的单位、患者安全和库存管理的血液质量控制。他们专注的因素可能不会广泛代表需要输血的一般患者的问题，但对于需要输血的婴儿等一些非常关键的患者来说，它们却具有更为重要的意义。团队认为，“这种方法可以为更可靠地确定储存的血质保质期，为溶血和代谢物浓度的计算提供数据，并将为血液供应商提供质量控制和库存管理的互补手段，”。原始出版物：Vardaki, MZ, Schulze, HG, Serrano, K, Blades, MW, Devine, DV, Turner, RFB. Non-invasive monitoring of red blood cells during cold storage using handheld Raman spectroscopy. Transfusion. 2021 61: 2159– 2168. https://doi.org/10.1111/trf.16417符斌 供稿

从中国科学技术大学获悉，该校生命科学与医学部程临钊教授课题组及合作团队在体外生产红细胞方向取得重要进展，为解决红细胞紧缺这一世界性难题提供了新的思路。据介绍，科研人员首次建立了人外周血来源的红系祖细胞体外大量扩增和高效脱核的培养体系，并利用小鼠输血模型验证了该体系所产生红细胞的功能。这一研究成果近日发表在《分子治疗》(MolecularTherapy)上。目前红细胞和其他血液制品主要来源于志愿者外周血捐献，供者不足、感染风险、稀有血型缺乏等仍是世界性的难题。早期研究者通过优化体外诱导方法和培养体系分化成熟红细胞，但由于造血干细胞及红系祖细胞体外扩增能力非常有限，无法满足临床需求。体外诱导多能干细胞定向分化为红细胞是解决上述问题的另一条重要途径。近年来，研究发现如何通过体外培养获得大量功能性的红细胞，是该领域面临的重要挑战。为解决红系祖细胞体外扩增能力有限这一问题，中国科大课题组通过实验，推测出在红系祖细胞体外扩增与自我更新中扮演重要角色的基因BMI1，并通过基因敲降和回补两方面对BMI1的功能进行探索，结果证实BMI1对红系祖细胞的体外扩增和脱核成熟至关重要。据介绍，该研究成功建立了从人外周血单个核细胞大量扩增红系祖细胞并高效诱导分化为成熟红细胞的实验体系。这一成果首次发现BMI1可以促使红系祖细胞体外扩增高达一万亿倍，并拥有分化成熟生成功能性红细胞的潜力。国际知名血液专家、美国纽约血液中心教授安秀丽认为，该工作是输血领域的突破性进展，解决了血源紧缺的瓶颈性问题。

流式细胞仪在生命科学领域尤其医学中应用非常广泛，是一种能够对细胞进行相关处理的仪器，并且能够对细胞进行必要的分析。小编为大家介绍一下流式细胞仪的概念、发展历史、特点、分类、基本原理以及应用。　　流式细胞术与流式细胞仪的概念　　流式细胞术(flow cytometry , FCM)：是一种定量分析技术，是指利用流式细胞仪检测细胞特异性标记荧光信号而测定细胞的多种生物物理性质的方法，同时也是一项可以把具有某相同荧光信号特性的某些细胞亚群从多细胞群体中分离和富集出来的细胞分析技术。点击查看更多细胞流式仪　　流式细胞仪(flow cytometer)：是一种集激光技术、电子物理技术、光电测量技术、电子计算机技术、细胞荧光化学技术和抗原抗体检测技术为一体的新型高科技仪器 是以激光为光源、检测生物学颗粒理化性质的仪器。　　流式细胞仪的发展历史　　1、1934年，Moldavan使悬浮的红细胞从一个毛细玻璃管中流过，每个通过的细胞可被一个光电装置记录下来。这就是流式细胞仪的雏形。　　2、1965年，Kamentsky用紫外吸收和可见光散射两个参数同时测量未染色细胞，给出细胞中核酸的含量和细胞大小。奠定了多参数流式细胞测量的基础。　　3、1967年，Van Dilla和Los Alamos采用了层流流动室和氩激光器，开发出了液流束、照明光轴、检测系统三者相互垂直的流式细胞仪。这成为目前各种流式细胞仪的基础。　　4、1969年，Fulwyler利用静电墨水喷射液滴偏转技术，建立了流式细胞分选术。Ehrlich和Wheeless利用飞点扫描技术和缝扫描技术使零分辨率的流式细胞仪变成了低分辨率的流式细胞仪。　　5、20世纪70年代，随着Kohler和Milstein成功提出了单克隆抗体技术和荧光标记技术，为特异研究和分析细胞奠定了良好的基础。　　6、1973年，美国BD公司和美国斯坦福大学合作，研制开发并生产了世界上第一台商用流式细胞仪FACS I。　　7、20世纪80年代，流式细胞仪的数据采集、存储、显示、分析日趋完善，随着样品制备方法的增加，新的荧光染料和细胞标记物的出现，使流式细胞仪的应用范围逐渐扩大。　　8、20世纪90年代，与之配套的标本制备仪和自动进样器的问世，以及适合临床应用的单克隆抗体的增加，使流式细胞仪逐渐从科研单位进入医院的中心实验室和检验科，成为现代化的临床检验仪器的一部分。　　流式细胞仪的特点　　1、高速度：每秒可检测1 000-5 000个细胞。　　2、高灵敏度：每个细胞只要带有1 000-3 000个荧光分子就能检出，两个细胞之间有5%的差别就可区分出来，光散射的灵敏度为0.3um。　　3、高精度：在细胞悬液中测量细胞，比其他分析技术的变异系数更小，分辨率高。　　4、高纯度：分选细胞的纯度可大于99%以上。　　5、多参数：可同时定量检测单个细胞的DNA等多个参数。　　流式细胞仪的分类　　1、根据功能不同，可分为临床型和综合型(科研型)。　　2、根据有无细胞分选功能，可分为流式细胞分析分选仪和流式细胞分析仪。　　3、根据结构不同，可分为一般流式细胞仪(零分辨率流式细胞仪)和狭缝扫描流式细胞仪(高分辨率流式细胞仪)。前者的激光光斑为椭圆形，光斑直径大于被检细胞体积。后者激光光束为一条线状扁平光斑，直径在3-5um。　　流式细胞仪的基本原理　　1、将悬浮分散的单细胞悬液，经特异性荧光染料染色后，放入样品管。　　2、在气体压力的作用下，悬浮在样品管中的单细胞悬液形成样品流垂直进入流式细胞仪的流动室，流动室充满鞘液，在鞘液的约束下，细胞排列成单列由流动室的喷嘴喷出，成为细胞液柱。　　3、液柱与水平方向的入射激光束垂直相交，相交点称为测量区。通过测量区的细胞受激光照射后发出荧光，同时产生光散射。这些信号分别被成90℃角方向放置的光电倍增荧光检测器和前向角放置的光电二极管检测器接收，经过转换器转换为电子信号。　　4、电子信号经模/数转换输入计算机。计算机通过相应的软件储存、计算、分析，就可以得到细胞的大小和活性、核酸含量等理化指标。　　流式细胞仪的应用　　1、DNA倍体分析　　DNA分析是流式细胞仪最初且是现在应用最广检测项目。由于恶性细胞DNA含量通常与正常细胞不同，存在异倍体细胞，所以现有很研究评价异倍体细胞与肿瘤恶性度及其预后的关系。DNA含量检测还可提供细胞周期方面的信息，这在细胞生物学中运用很广泛。特别地，它可表示出细胞毒性药物对细胞作用过程。这些DNA检测还可与细胞表面标志物标记同时进行，这样在细胞混合培养中，可通常追踪表达特异标志物的细胞显示其生长周期情况。所有方法都是基于染料能与核酸起特异的化学反应并发射出荧光，常用的染料为PI，DAPI。　　在该领域Partec公司的 CyFlow PA是一枝独秀。　　2、细胞生存能力实验　　使用Heochest 33342染料与DNA特异性结合，后因细胞活力不同染料的结合程度也各异，故可评估细胞的活性度。　　3、计数外周血中检测网织红细胞　　使用TO染料能够特异性地与RNA结合，结合系数高达3000，故具有很好的性价比。　　4、外周血、骨髓采集物中CD34阳性干细胞计数，临床上用于骨髓移植前干细胞数理的测定。使用标准ISHAG方案，需要DNA或其他核染料占用FITC通道，PE标记CD34抗体，PE-CY5标记CD45抗体。　　5、交叉淋巴细胞、粒细胞毒实验　　检测识别供体血清中免疫球蛋白与受体粒细胞之间是否存在反应有着重要临床意义，因为这种反应会导致移植后发热、移植后肺损伤及免疫性粒细胞缺乏症。流式细胞仪可检测全血样本与血清孵育后粒细胞上结合的人免疫球蛋白。FITC标记人免疫球蛋白抗体、PE标记粒细胞表面标志物、PE-CY5标记HLA抗体。　　6、血小板自身抗体检测　　血小板自身抗体识别人血小板抗原，会引起各种临床相关症状，如新生儿自免性血小板减少症、输血后紫癜、难治性血小板减少。流式细胞可快速准确地检测血小板自身抗体。FITC标记抗人免疫球蛋白抗体、PE标记识别血小板抗体。　　7、移植交叉配型　　原细胞毒实验，主要用于避免移植物超急性排拆反应。流式细胞仪用于监测T或B细胞是否受到受体血清中免疫球蛋白攻击，作为HLA配型前的预实验。流式细胞仪因其高精确性已成为该领域内的金标准。FITC标记抗人免疫球蛋白抗体、PE标记识别T细胞CD3或B细胞CD29抗体。　　8、检测细胞经抗原或细胞有丝分裂刺激后活化效应淋巴细胞早期活化指标CD69可用来检测免疫治疗效果。流式细胞使用三色分析可监测淋巴细胞各亚群活化情况：FITC标记的CD3抗体、PE标记的CD8抗体、PE-CY5标记的CD69抗体。　　9、细胞增殖状态检测　　核增殖抗PCNA、Ki67、BrdUrd用于衡量细胞增殖分裂状况，在评估肿瘤预后有重要意义。为些标志物的检测一般同细胞表面标志物同时检测。FITC标记PCNA或Ki67或BrdUrd，PE或(并)PE-CY5标记细胞表面标志物。　　10、染色体分析　　流式细胞仪染色分析运用两种特异性染料：Hoechest33258与核苷酸AT结合 Chromomycin A3与GC相结合。从而在双参数坐标上根据染色体ATCG含量的不同识别各种染色体。平时进行的染色体分析耗时且需要操作者极具经验，而用流式细胞仪时可快速地识别出异常染色体，如加配分选系统可将这些异常染色体分选出来作进一步分析。　　以上，就是小编为您介绍的流式细胞仪的概念、发展历史、特点、分类、基本原理以及应用。如今医疗的进步离不开医疗设备的发展与进步，流式细胞仪就是集中于测量发育异常的细胞遗传物质的数量变化，该设备的鉴定对种质资源、物种进化、物种分类、生态学研究、倍体育种等方面具有重要意义。