图像流式细胞仪——流式细胞术的最新突破

2018年7月13日 13:39:48 来源: 互联网
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 ImageStream是一种台式多谱段成像流式细胞仪(Multispectral Imaging Flow Cytometry),能够同时采集6个检测通道中的细胞图像。它将流式细胞检测与荧光显微成像结合于一身,既能提供细胞群的统计数据,又可以获得单个细胞的图像,从而提供细胞形态学、细胞结构和亚细胞信号分布的信息。
细胞分析实验中,常用的两种方法为显微成像观测和流式细胞术;但是几乎所有的用户都会为显微成像观测法分析细胞数量太有限、统计学分析非常繁琐以及流式细胞术无法观测细胞形态、结构,无法定位荧光信号到特定部位而烦恼,但是从现在起,您大可不必为此烦恼了,位于美国华盛顿州西雅图的Amnis公司生产的ImageStream 100很好地解决了这一问题,它将流式多色检测技术和荧光显微镜图像显示技术集中在一个平台上,提供了全新的细胞分析方法。
与传统流式细胞仪很类似,ImageStream也是由液流系统,光学系统和电子系统等三大部分组成。液流系统将样本细胞悬液和系统鞘液注入流动室中,使细胞在鞘液流的约束下聚焦在液流的中心,逐个流过检测窗口。光学系统中光源照射通过检测窗口的细胞,从而产生光信号。光源分为两种,其一是用于产生明场细胞图像的卤灯(Brightfield Illuminator),另一种是用于产生荧光细胞图像的激光器。光源照射细胞产生的光信号被具有很大数值孔径(NA:0.75)的物镜收集,然后通过光路系统传递到由二向色镜构成的滤光片堆栈(Dichroic Filter Stack),光信号在这里被分成不同波段投射到一个六通道冷CCD上,产生一个明场细胞图像,一个暗场细胞图像(Side Scatter,SSC)及四个不同荧光通道的细胞图像。ImageStream的光路系统能够自动调整焦距,并实时测定细胞运动速度,而其冷CCD采用时间延迟积分方式(Time Delay Integration,TDI)进行信号采集,上述这些手段保证了系统采集到的细胞图像的质量。
ImageStream系统还配有功能强大的数据分析软件IDEAS,可以对每个细胞分析超过500种量化参数。这些参数不仅包括细胞整体的散射光和荧光信号强度,还包括对细胞形态,细胞结构及亚细胞信号分布的分析。通过在细胞群体中对这些参数进行统计,分析软件可以生成细胞群体的散点图和柱状图,而这些统计数据与细胞图像是完全整合的,比如点击散点图上的点,就可以直观的看到这个点代表的细胞的图像。另外,使用者还能够根据自身研究的特殊需要,进行自定义参数的设定,进行更深入的分析。
ImageStream图像流式细胞仪的应用范围十分广泛,除了能够完成传统流式细胞仪能够完成的工作,它还能进行亚细胞定位、细胞周期、高通量FISH分析、分子转运示踪、细胞内吞等诸多传统流式细胞仪不能完成的研究工作。

Image Stream系统的技术特点

1. 分析细胞的全新方法——合二为一
Image Stream系统将流式多色检测技术和荧光显微镜图像显示技术集中在一个平台上,提供了全新的细胞分析方法。无须为了得到细胞群统计学资料而损失丰富的形态信息,也无须为了获得细胞细节而损失统计学功能。现在你完全可以将在显微镜下得到的视觉信息与流式细胞仪下得到的数量信息完美结合,从而得到多参数的信息。
2. 尖端成像技术 
用一个明视野光源(488nm激光)和另外两个激光照射生成组合图像,组合图像能被分解成6组组成图像,由专用的CCD相机运用Time Delay Integration技术捕获。一个细胞能得到一个明视野,一个暗视野和多达4个荧光图像,而且每个图像可以提供超过35种形态学和荧光信号特征,系统的观测敏感性和传统流式细胞仪相当或超过传统流式细胞仪,它的图像处理能力可以和荧光显微镜相比(见封三右中图)。
3. 统计学上的视觉分析
将显微视觉图像融合进流式分析可以带来更深刻、可靠、精确的结果,能够在细胞亚群中查看任何单个细胞的特征;同时,将流式仪统计学意义上的数量分析加入显微成像,避免了数量、数据的局限性,因此,在稀有事件的检测上有很强的优势。
4. 专为生物学家设计的强大的图像分析软件
IDEAS分析软件包能够提供功能强大灵活实用的数据分析。IDEAS软件包能分析每个细胞总共超过200个的特征,包括多形态测量和荧光强度测量,用于定义和描述细胞群特征。使用者还可以快速简单的创建新的特征,为使用者提供大量的工具来确定相关细胞亚群。输出的图像数据和图表输出完全一体化,散点图上的每个点都和相关的细胞图形直接相连。IDEAS分析软件非常易于学习和使用,是生物学家为生物学家专门编写,大多数操作都是直观的,不需要图像分析软件或者流式方面的使用专家。
5. 一台仪器,多重应用
将显微成像的技术与流式技术联合起来,ImageStream系统在如下很多应用领域都大有作为:细胞信号转导/通路分析、细胞凋亡分析、分子共定位分析、细胞间相互作用、分子胞内转运分析、基因表达分析、细胞形态量化分析、细胞分类、悬浮荧光原位杂交分析等。
图像流式细胞仪——流式细胞术的zui新突破
Image Stream系统的新颖应用

1. NF-κβ转位
NF-κβ作为一种广泛存在的转录因子,被激活由胞浆转入胞核,从而参与炎症反应、免疫反应、细胞凋亡、肿瘤发生等。因此,在实验过程中,可以将细胞核和NF-κβ分别用7-AAD和FITC染色,通过ImageStream系统观察zui后的融合图像的颜色来确定NF-κβ是否发生转位。
2. T细胞——抗原呈递细胞的相互作用
细胞在其表面以能被T细胞受体(TcR)特异性识别的方式表达抗原的过程称为抗原呈递。APC的抗原呈递作用是一个涉及抗原摄取、处理与呈递的复杂过程。因此在T细胞与APC作用的过程中,用FITCHLA标记T细胞,PE-CD86标记抗原呈递细胞,通过观察交叉区域的荧光以及细胞形态来分辨两者之间是否发生结合。
3. 细胞有丝分裂
常规的细胞有丝分裂的观察都是在显微镜下进行,通过观察细胞核内染色体的形态来判定细胞分裂处于哪一个时期:间期、前期、中期、后期、末期;这种方法虽然有效,但是在观察数量上却具有很大的局限性。现在可以将细胞膜标记一种荧光(如AF488-HLA),而将染色体标记为另外一种荧光DRAQ5,通过ImageStream流式细胞显微成像仪大量观察细胞形态以及通过染色体颜色来确定细胞处于有丝分裂哪一个时期。
4. 细胞表面标记分子共定位
在细胞表面分子共定位中,将一个细胞中膜分子C3b与另一个细胞中膜分子CD20分别用PE、AF48两种不同的荧光素标记,以两者的荧光区域和荧光强度点重叠判断细胞表面标记分子共定位,克服了普通流式细胞仪无法监测细胞形态、无法定位荧光信号缺点。
5. 胞内分子转运
6. 细胞凋亡

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