流式細(xì)胞術(shù)(Flow Cytometry,F(xiàn)CM)是一種可對單細(xì)胞懸液進(jìn)行快速定性、定量分析和分選的技術(shù)。它不僅可以對細(xì)胞表面抗原進(jìn)行檢測,也能對細(xì)胞內(nèi)部的生物大分子進(jìn)行檢測,能夠在細(xì)胞水平上對相關(guān)疾病進(jìn)行診斷和病程監(jiān)測。因此在臨床醫(yī)學(xué)及科學(xué)研究中發(fā)揮著非常重要的作用。隨著技術(shù)水平的不斷提高及完善,F(xiàn)CM得到了更為廣泛的應(yīng)用。目前,F(xiàn)CM在臨床檢驗方面主要應(yīng)用于血液學(xué)、免疫學(xué)、腫瘤、等臨床醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域,具有檢測樣品快速、準(zhǔn)確以及靈敏度性高等特點,為臨床檢驗提供了一種強有力的手段和全新的醫(yī)學(xué)視角,是臨床檢驗工作中重要的一種研究工具。
FCM主要由液流系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)組成。其主要基本原理是將待測樣本染色后制成單細(xì)胞懸液放入樣品管中,通過氣體的壓力使樣品進(jìn)入鞘液,鞘液與樣品之間會形成一定的壓力,當(dāng)壓力達(dá)到一定程度后,在鞘液的帶動下,單細(xì)胞懸浮樣品會形成單細(xì)胞柱狀經(jīng)過激光聚焦區(qū),樣品柱與激光束垂直,由于樣品經(jīng)特異性染料處理,因此在激光激發(fā)下會產(chǎn)生特定波長的熒光。流式細(xì)胞儀中的光學(xué)系統(tǒng)收集到熒光信號后進(jìn)行信號處理,再經(jīng)過計算機系統(tǒng)對這些數(shù)字信號收集、儲存,以一維直方圖或二維點陣圖及數(shù)據(jù)表或三維圖形顯示出來,然后做出統(tǒng)計分析從而獲得所需要的檢測結(jié)果。
1.FCM在血液學(xué)中的應(yīng)用
FCM主要通過對外周血細(xì)胞和骨髓細(xì)胞表面抗原和DNA的檢測分析對各種血液病如白血病、淋巴瘤等血液系統(tǒng)疾病的分型、診斷、治療及預(yù)后判斷均有重要作用。血細(xì)胞在白細(xì)胞系、紅細(xì)胞系、巨核細(xì)胞系、血小板及非造血細(xì)胞均有不同的分化抗原表達(dá),分布在細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜中。血液腫瘤細(xì)胞的特征是喪失了正常細(xì)胞的系類專一性和分化階段的規(guī)律性,運用FCM將具有系列特異性并涵蓋不同分化階段的單克隆體作為分子探針來檢測血液腫瘤細(xì)胞的內(nèi)外抗原,可以反映其本質(zhì)上與正常造血細(xì)胞的差異。由于不同的血細(xì)胞系統(tǒng)都有其特有的表面抗原,F(xiàn)CM通過采用各種血細(xì)胞表面分化抗原特異的單克隆抗體,借助于各種不同的熒光染料(FITC、PE)可同時檢測一個單細(xì)胞的不同參數(shù),根據(jù)所測的參數(shù)結(jié)果來判斷出該血細(xì)胞的屬性。在各種急性白血病的診斷和鑒別中,一般形態(tài)學(xué)檢查很難區(qū)分,而FCM對白血病的診斷與分型、治療方案選擇與預(yù)后判斷、發(fā)病機理研究等有著重要的價值。FCM還可以通過噻唑橙、丫啶橙等熒光染料與紅細(xì)胞中的RNA結(jié)合定量地測定網(wǎng)織紅細(xì)胞中的RNA,得到網(wǎng)織紅細(xì)胞占成熟紅細(xì)胞的百分比,從而準(zhǔn)確地反映骨髓造血功能。此外FCM還可以測出網(wǎng)織紅細(xì)胞的成熟度,對紅細(xì)胞增值能力的判斷很有意義,為干細(xì)胞移植術(shù)后恢復(fù)的判斷、貧血的治療監(jiān)測、腫瘤患者放化療對骨髓的抑制狀況等提供依據(jù)。FCM 在血小板相關(guān)疾病的診斷中也有許多應(yīng)用。血小板是止血機制中一個重要的因素,當(dāng)受到外界刺激時血小板會被活化而發(fā)生一系列改變。從血小板膜的糖蛋白表達(dá)水平的高低可判斷血小板的活化程度,利用FCM 測定血小板膜糖蛋白的表達(dá)情況來為血小板膜糖蛋白異常所致疾病的診斷提供依據(jù)。在血栓性疾病的診斷和治療中,這種測定可以評價活化血小板程度在血栓性疾病和血栓前狀態(tài)發(fā)生、發(fā)展中的作用。
2.FCM在免疫學(xué)中的應(yīng)用
隨著單克隆抗體技術(shù)的發(fā)展,F(xiàn)CM在免疫學(xué)中的作用也越來越大。通過表面標(biāo)志物質(zhì)監(jiān)測各細(xì)胞及細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞因子在體內(nèi)的水平,以及對患者淋巴細(xì)胞各亞群數(shù)量的測定,可監(jiān)控患者的免疫狀態(tài),輔助相關(guān)疾病的診斷,指導(dǎo)相關(guān)臨床疾病的治療。T、B細(xì)胞和自然殺傷淋巴細(xì)胞的水平是檢驗免疫狀態(tài)的一個重要指標(biāo)。 總的T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞百分?jǐn)?shù)可以用來判斷某些免疫缺陷和自身免疫性疾病。了解CD4+和CD8+淋巴細(xì)胞的百分?jǐn)?shù)有助于監(jiān)測患有免疫缺陷疾病、自身免疫性疾病或有免疫反應(yīng)的患者的免疫狀態(tài)。正常人淋巴細(xì)胞CD4+/CD8+比值大約為2/1,比值升高表明機體免疫機能亢進(jìn),見于自身免疫性疾病,如SLE、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、自身免疫性溶血等。比值降低表明機體免疫機能下降,如艾滋病、病毒感染、腫瘤患者、活動性肝硬化、AA等。FCM還可以進(jìn)行HLA群體分析,在強直性脊柱炎患者中用流式細(xì)胞術(shù)檢測HLA-B27抗原陽性率高達(dá)2.6%,而且可以排除交叉反應(yīng),提高檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性。
3.FCM在腫瘤學(xué)中的應(yīng)用
隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展,F(xiàn)CM的出現(xiàn)使腫瘤治療有了質(zhì)的飛躍。其應(yīng)用主要是通過測DNA含量實現(xiàn)的,包括癌前病變檢查、早期癌變的檢出、化療指導(dǎo)以及預(yù)后評估等。正常細(xì)胞均是DNA二倍體,當(dāng)細(xì)胞癌基因表達(dá)或者由良性的腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)變成惡性腫瘤細(xì)胞時,這些細(xì)胞中DNA水平會發(fā)生改變,這些細(xì)胞的DNA倍體變化或者染色體結(jié)構(gòu)異常在FCM檢測過程中會以DNA倍體數(shù)量的改變表現(xiàn)出來。FCM對DNA異倍體精確的分析是腫瘤診斷、間葉組織良惡性腫瘤判斷的重要依據(jù)。利用FCM還可以測定腫瘤細(xì)胞的增殖活性、分化程度和凋亡水平,這些細(xì)胞參數(shù)與腫瘤的惡性程度密切相關(guān),并為腫瘤臨床治療方案的選擇提供可靠的理論基礎(chǔ)。
4.FCM在精子功能檢測中的應(yīng)用
精子質(zhì)量檢測是診斷男性不育癥的重要手段,研究發(fā)現(xiàn)吸煙、酗酒、輻射和化學(xué)物質(zhì)均能在不同程度上影響精子核完整性,從而造成受精成功率低或者習(xí)慣性流產(chǎn)。常規(guī)的精液檢查只能反映精子的形態(tài)特征和有限的功能,不能為生育能力提供準(zhǔn)確評估的依據(jù),用FCM檢查精液可把定性的描述變成定量的研究,提高了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性,可對精液進(jìn)行高通量、多參數(shù)分析,得到不同時期的細(xì)胞。FCM還能對精子線粒體功能進(jìn)行檢測。線粒體是提供精子運動所需能量的供應(yīng)站,線粒體的功能好壞直接影響精子的活力,因此,線粒體的功能也是衡量精子質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。利用FCM檢測精子的質(zhì)量更加快速準(zhǔn)確,在男性不育的診斷、優(yōu)生優(yōu)育及精子內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究中具有重要意義。
FCM是一種在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)、臨床及科研領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用前景的細(xì)胞分析技術(shù),由于FCM具有快速、高精度、高準(zhǔn)確性、多參數(shù)和高通量等優(yōu)點,使其逐步成為醫(yī)學(xué)臨床檢驗領(lǐng)域中極具發(fā)展?jié)摿Φ母呒夹g(shù)平臺。隨著單克隆抗體、熒光染料標(biāo)記技術(shù)、計算機技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的不斷開發(fā)和利用,F(xiàn)CM在臨床檢驗學(xué)中的應(yīng)用會越來越廣泛,將會更進(jìn)一步推動臨床檢驗學(xué)的發(fā)展。
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