声波聚焦和高速相机可提供丰富、详细的数据

多种应用领域的样本数据表明声波辅助流体动力学聚焦技术可以更快、更准确地处理更多样本类型—包括较大的团块细胞和低细胞浓度样本。Attune CytPix 流式细胞仪中的高速相机支持多种新应用,可将成像中的细胞形态数据与多重蛋白表达的流式实验数据相结合。


流式分析的基础知识:样本质量和细胞健康

使用图像数据辨别双联体

即使是手动进行单个细胞设门也容易出错,因此它是几乎所有流式数据分析的主观决策点。成像结果有助于确认和调整设门,以便圈出单个目的细胞。 

 

在此,一名有经验的操作人员已自信地为单个细胞设门。在使用 CytPix 仪器图像的参数对其单细胞设门 (Manual Singlets)评估后,我们可以看到此门仍包含 >4% 的黏连体。

 

也许更重要的是,这些事件含有表型明显不同的细胞,这可导致对双阳性事件(特别是在稀有细胞群中)做出错误判断。

 

使用氯化铵裂解的陈旧人全血标本 (AllCells)。图像处理是使用 Cells_Half_Resolution_v22 模型完成的。显示的统计数据为门内细胞百分比。

聚集的 CEN 细胞

成像结果有助于确认和调整设门,以便只圈出单个目的细胞。众所周知,鸡红细胞核(CEN)细胞特别容易黏连,往往连成双联体或其他黏连体。研究人员往往使用碘化丙啶 (PI) 染色来鉴定这些黏连体,其中连续的峰值代表事件中含有的细胞数。但成像结果显示,下一级黏连体开始出现在前峰的右肩。例如,峰 I 的右侧(假设仅包括单细胞)包含很多双联体。缩小圈门可成功去除多余双联体,并将它们相应圈到下一级门内。

对黏性较高的 CEN 细胞进行准确设门

CEN 细胞按厂家说明书 (BD) 用 PI 进行染色后,在 Attune CytPix 成像型流式细胞仪上以 100 μL/分钟的流速进行数据采集。在 PI 直方图上,最初绘制门控时将每个峰两侧的肩缝包含在内(CEN 设门策略 1,顶部中间),预期门 I 包含单个细胞、门 II 包含双联体,之后依此类推。但是,在门 I 内捕捉到了内双联体的图像(左图)。 将门边界向左移以排除每个峰的右肩(CEN 设门策略 2,右图),有效地将单个细胞和黏连体分入了正确的门内。

细胞培养质量控制

在质量控制(QC)工作流程中增加快速成像可在早期阶段发现和确定细胞培养相关问题。在某实验室中,在对 Ramos(淋巴瘤)细胞培养进行常规传代检查时观察到,尽管看起来是在融合,但细胞计数和存活率减少。进一步调查发现有大量微生物污染,但这是从何时何地开始的?

 

由于该细胞系之前已经在Attune CytPix 成像型流式细胞仪上进行了分析,研究人员重新打开图像,发现至少五天前就记录了微生物感染。当时,污染早期的迹象被误认为碎片,但回顾性研究证实培养物中存在具有相同特征的问题细胞。追踪感染帮助实验室建立了额外的实验室规程,以筛选和保护对实验具有关键性作用的细胞系。

Ramos 细胞培养的污染情况

在一次常规传代检查时,培养物中的 Ramos(淋巴瘤)细胞显示细胞计数和存活率减少,尽管看起来是在融合。进一步调查显示有微生物污染,且通过 Attune CytPix 流式细胞仪的成像和反向设门得到证实 (A,B)。这种污染的早期迹象 (C) 最初被误认为碎片。

用成像技术增强的凋亡分析

从图像中获取的细胞形态信息可增加凋亡分析的丰度。此细胞凋亡实验 采用 Annexin V 和碘化丙啶(PI)进行染色,其细胞成像结果有助于鉴定不同形态特征的各亚群细胞。单凭流式细胞分析数据是无法获得这些信息的。 

凋亡细胞的形态特征

用 10 µM 喜树碱 37ºC 培养 Jurkat 细胞 4 小时,以诱导细胞凋亡。样本用 Annexin V 染色和 PI 染色后,在 Attune CytPix 成像型流式细胞仪上以 100 µL/分钟的流速进行数据采集。从单个细胞群中,设门策略鉴别出三个细胞亚群。约 50% 的凋亡活细胞(Annexin V+PI,右下)出现某种形式的凋亡小体,如气泡。约 25% 的凋亡死细胞(Annexin V+PI+,右上)的细胞表面颗粒度增大,且不完整细胞更多。约 10% 的健康细胞(Annexin V,左下)有凋亡小体(尽管没有 Annexin V+ 细胞的那样严重)。这些健康细胞也形态多样,尽管圈了单细胞门仍有部分黏连细胞。图中的这些形态特征由黑色箭头表示。

 

免疫学和肿瘤肿瘤研究

由于能够在短时间内对数千甚至数百万个细胞进行多参数分析,流式细胞术是鉴别复杂细胞群的较佳方法。Attune 流式细胞仪具有强大的信号分离技术,能够出色地区分每个细胞亚群并进行免疫表型分析。多种试剂选择以及流式细胞仪的自动补偿模块、4个空间独立激光器和14种颜色选择都有助于简化多色流式配色方案的设计。

 

人裂解全血样本13色免疫表型分析

下面是在 Attune NxT 流式细胞仪上使用染色/裂解方案对人全血样本进行13色免疫分型的数据结果。利用前向角散射光(FSC) 和侧向角散射光(SSC) 区分淋巴细胞、单核细胞和粒细胞;利用针对不同免疫细胞亚群的特异性流式抗体分别鉴定单核细胞、T 细胞、B 细胞和 NK 细胞。

采用染色/裂解方案对染色的人全血样本进行13色免疫表型分析的设门策略

按照应用文档对人全血细胞进行染色,然后在和 Attune NxT 流式细胞仪上进行数据采集和分析。(A) 通过对点图中的活细胞(碘化丙啶)进行设门,从而排除死细胞。(B) 以 CD45+ 设门从裂解全血细胞中选出白细胞群。(C) 根据前向角散射光和侧向角散射光点图分别圈出淋巴细胞和单核细胞。(D) 在散射光点图中,单核细胞的位置高于淋巴细胞,且表达 CD14 和 CD33。(F) 在淋巴细胞门内,免疫细胞可根据其表达 CD3 (T 细胞)、CD19(B 细胞)或二者均不表达(NK 细胞)而进一步区分不同亚型(E) B 细胞可通过 HLA-DR 和 CD45RA 的表达情况进一步分析不同亚群(G) T 细胞可进一步分为 CD4+(辅助性 T 细胞)和 CD8+(细胞毒性 T 细胞)亚群,而 (J) 调节性 T 细胞可表达 CD4 和 CD25。(H, K) CD62L 识别初始细胞 (TN) CD4 和 CD8 T 细胞,而 HLA-DR 由活化 T 细胞 (TA) 表达。(I) 最后,NK 细胞不表达 B 细胞和 T 细胞标志物 (CD19–CD3–),但表达 CD56。

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成像增强的免疫表型分析

细胞成像可用于改进免疫表型分析实验和新用户培训。整合到成像软件中的细胞轮廓和测量工具可补充成像和流式实验数据,以进一步鉴定细胞群以及设置和确认设门。 

PBMC 细胞群的成像和检测

冻存的外周血单个核细胞(PBMC)复融后在 37°C 下放置 1 小时,然后用 CD3、CD19 和 CD14 流式抗体进行染色以区分 T 细胞、B 细胞和单核细胞。使用 Attune CytPix 流式细胞仪以 100 μL/分钟的流速进行样本数据采集。分析单细胞群,通过设门策略识别出 T 细胞(蓝色)、B 细胞(玫瑰色)和单核细胞(灰色),在 FSC/SSC 点图上显示反向设门结果,同时显示各亚群的细胞图像。整合细胞轮廓和测量工具(红色)可计算出典型单核细胞 (101.26 µm2)、T 细胞 (38.08 µm2) 和 B 细胞 (64.77 µm2) 的面积。

白细胞免洗免裂解成像分析

由于白细胞(WBC)仅占全血细胞的 0.1% 左右,因此,通常需要裂解数量更多的红细胞(RBC)并将其分离出去。但红细胞裂解液也可能会裂解或改变某些白细胞。在一篇应用文档中,我们验证了一种采用免洗免裂解方法,即通过红细胞中的血红蛋白容易吸收紫激光 (405 nm)、 但白细胞和血小板不吸收的特性来区分未裂解的红细胞、白细胞和血小板的方法。使用 Attune CytPix 免洗免裂解滤光片套件进行双激光光散射检测,红细胞在蓝激光与紫激光侧向角散射光 (SSC) 点图中向会右移动(图 A)。

 

但是,如果用 CD45 抗体染白细胞,可看到部分白细胞(点图中的浅蓝色)会出现在红细胞门内。为进一步分析,Attune CytPix 成像型流式细胞仪被设置为拍摄 CD45+ 事件的图像,假设其代表 WBC。图像(图 B)显示其中部分事件(反向设门的紫色点)实际上是细胞簇、小血小板、暗 RBC 或被当做单个事件分析的细胞组合。看起来属于同一类的细胞群实际上非常多样化—解读结果时应该考虑到这一点。

白细胞免洗免裂解成像分析

用 1 mM EDTA (<1:4000) 稀释保存 24 小时内的血液,从中采集细胞。采用免洗免裂解实验方案用 CD45 FITC 流式抗体进行样本染色,并在安装了 Attune CytPix 免洗免裂解滤光片的 Attune CytPix 流式细胞仪上进行数据采集,并检测双激光器散射光信号。(A) 蓝激光/紫激光 SSC 点图显示有红细胞与血小板+白细胞两个不同区域。但部分 CD45+ 事件(浅蓝色)出现在红细胞区域中。(B) 仅对 CD45+ 事件设门和成像显示部分事件(紫色点)实际上是细胞簇、血小板、RBC 或这些或其他细胞的组合。

经磁珠刺激后的人 PBMC检测:成像增强分析

在细胞和基因治疗研发流程中,显示分选磁珠的正确分离通常是关键但耗时的步骤。扩展图像参数使得准确识别磁珠的效率比以前更高。在此,我们可以看到从含单个细胞和细胞聚合体的事件中分离的单个细胞和聚合体磁珠。

为进一步分析,Attune CytPix 成像型流式细胞仪被设置为拍摄 CD45 + 事件的图像,假设其代表 WBC。图像显示,其中部分事件实际上代表细胞簇、小血小板、暗 RBC 或被当做单个事件分析的细胞黏连体。看起来属于同一类的细胞群实际上非常多样化—分析结果时应该考虑到这一点。 

 

使用 Gibco Dynabeads Human T-Activator CD3/CD28 磁珠刺激后的人 PBMC。图像处理是使用 Cells_Full_Resolution_v21 模型完成的。

带注释的事件具有黑色轮廓且带有中心定位的黄点。显示的统计数据为门内细胞百分比。

T 细胞骨架配色方案

记忆性抗原特异性 CD4 T 细胞在循环外周血中非常稀少,其阳性率范围为 1/100 至 1/100,000 以下,具体取决于抗原类型和个体差异。流式细胞术特别适合在多种细胞类型的混合样本中监测和鉴定稀有细胞。它不仅能够快速鉴定出独特的细胞类型,还能用于在单细胞水平分析许多其他表型特征,因此是了解免疫系统的得力工具。

 

在本研究中,利用死活染料 (Invitrogen LIVE/DEAD Fixable Near-IR Dead Cell Stain) 和 7 种流式抗体(包括 CD137 和 CD69)作为骨架配色方案,在 Attune NxT 流式细胞仪(4 激光配置)上进行抗原特异性 CD4 T 细胞的鉴定。 

抗原特异性循环 CD4 T 细胞五色骨架配色方案。

上图显示的是健康供体未稀释全血分别用无抗原 (A) 、用结核分枝杆菌 PPD (B) 或CMV 细胞裂解物抗原 (C) 刺激培养24小时后 CD69 和 CD137 表达情况的双参数流式图。收集培养后的细胞,用多色基础方案进行抗体染色(包括 CD137、CD69、CD3、CD4、CD19、CD16 和 CD14),并用 LIVE/DEAD Fixable Near-IR Dead Cell Stain 检测细胞活性,然后在 Attune NxT 流式细胞仪上进行分析。 (D) 在FSC/SSC点图中圈出淋巴细胞 (E) ,然后对单个细胞进行设门 (F, G) ,之后圈出 dump channel–/CD3+/CD4+ 细胞进行进一步分析。

 

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检测小鼠调节性 T 细胞

小鼠和人体实验模型证实调节性 T 细胞 (Treg) 的免疫抑制潜能可用于与自身免疫、感染性物质和癌症相关的研究,引起了人们对调节性T细胞的关注。 

 

Attune 流式细胞仪具有强大的信号分离技术,能够出色地区分每个细胞亚群并进行免疫表型分析。使用 Foxp3 转录因子染色缓冲液试剂盒对染色的小鼠脾细胞进行此 3 色免疫分型实验,结果显示对既有表面标志物也有细胞内标志物的小鼠调节性 T 细胞分群效果非常好。 

利用 Attune NxT 流式细胞仪检测小鼠调节性 T 细胞

 

(A) 双参数散点图中小鼠脾细胞 CD4+ Foxp3+ 调节性 T 细胞群(门内)(A,左图)与同型对照(A,右图)的对比。基于 FSC/SSC 图对淋巴细胞设门。(B) 对 CD4+ T 细胞设门,并分析 CD25 和 Foxp3 的表达。大多数小鼠调节性 T 细胞共表达转录因子 Foxp3 和细胞表面标记物 CD25。
 

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检测全血中的血小板

静止血小板是外周血中最小的细胞组分。一旦激活,血小板的细胞表面受体表达迅速发生变化,从而导致粘附性和形态的改变,促进血管受损位置的血小板血栓形成。这些特性使得利用流式细胞仪(尤其是散射光信号检测)检测血小板非常具有挑战性。 

 

Attune流式细胞仪搭配用于紫激光 SSC 检测的 Attune NxT 免洗免裂解滤光片套装 或 Attune CytPix 免洗免裂解滤光片套装,为全血中的血小板检测提供了强大的实验工具,而且无需处理样本即可检测。该系统的声波聚焦技术提供了较快的检测速度(较传统细胞仪快 10 倍),从而大大缩短了分析时间。 

利用双激光(488 nm 蓝激光和 405 nm 紫激光)SSC 信号检测全血样本(免洗免裂解)。

(A, B) 仅通过蓝激光SSC和紫激光 SSC 两个散射光信号就可以很好地区分红细胞 (RBC)、白细胞 (WBC) 和血小板。RBC 中的血红蛋白可吸收 405 nm 的光线,降低紫色 SSC 通道中 RBC 的 SSC 信号,使 RBC 群体相对于白细胞和血小板右移。FSC 和 SSC 双阈值设置较低,以显示仪器噪声,确保观察到全部血小板群体。(C) 通过设门,使其包含 WBC 和血小板,利用 FSC vs. 488 nm SSC 点图,可从 WBC 中区分血小板群体(在两个群体周围设门)。(D) 是与(A) 设置相同的散点图,图D利用反向设门使不同的细胞群呈现不同的颜色。红细胞显示为红色,血小板为绿色,白细胞为蓝色,而噪音信号为黑色。而白细胞又可以分成 3 个主要的细胞亚群,分别是淋巴细胞、单核细胞和粒细胞。(E) 分别对红细胞、白细胞和血小板三群细胞进行圈门,可以看出红细胞在全血中占主导地位,而白细胞和血小板的数量相对稀少。


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肿瘤免疫稀有细胞分析

利用 Attune 流式细胞仪,无需浓缩样本,即可在短时间内采集大量样本,从而准确、可靠地检测阳性率不到 1% 的目的细胞群(如下)。

检测 PBMC 中稀有的 ILC2 细胞亚群

(A) 用 100 μL PBS (+10% FBS) 重悬 1 x 106个 PBMC 细胞。用 Invitrogen FITC 标记的预混白细胞谱系标志物(lineage cocktail,包含 CD2、CD3、CD14、CD16、CD19、CD56 和 CD235a)、CD123-FITC 和 CRTH2-Alexa Fluor 647 流式抗体进行染色。ILC2 细胞被定义为 lineage (BL1) 阴性,CRTh2 (RL1) 阳性细胞群。(B) CRTH2 细胞是一类在 Th2 细胞上表达趋化受体同源分子的细胞。CRTH2 分子是与一种异源三聚体 G 蛋白偶联的七重跨膜蛋白,也是前列腺素 D2 受体,主要在 Th2 细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞上表达。CD294 分子可抑制 Th2 细胞凋亡,并介导表达 CRTH2 的细胞向过敏性炎症部位(例如哮喘肺)的趋化作用。(C) ILC2 细胞的表型为 lineage 阴性和 CRTH2 阳性。在本例中,ILC2细胞亚群仅占淋巴细胞的 0.016%。数据由莱斯特大学的 David Cousins 提供。

CAR-T 免疫治疗和细胞间相互作用

成像结果可提供细胞功能分析的证据,包括免疫细胞之间的相互作用。经过基因改造的 CAR T 免疫细胞与 Ramos(淋巴瘤)细胞共同培养后进行染色,在 Attune CytPix 成像型流式细胞仪上进行采集和成像分析。Q2 象限的图像(两种染料均为阳性,只采集单个细胞)显示 CAR T 细胞对靶向 Ramos 细胞具有明显的杀伤作用,提供了改造后免疫细胞具有功能的确切证据。

CAR T 细胞杀伤靶向淋巴瘤细胞的成像结果

分别使用 CellTrace Far RedCellTrace Violet 标记 CAR T 和 Ramos 细胞,在 37°C 下 1:1 培养 1 小时。调整细胞浓度为 >8 x105 个细胞/mL,以 200 μL/分钟的流速在 Attune CytPix 成像型流式细胞仪上采集未过滤的样本。第一象限(左上)、第四象限(右下)和第三象限(左下)分别为单个 Ramos 细胞、CAR T 细胞和碎片。第二象限的图像(两种染料均为阳性,右上)显示两种细胞类型融合在一起,是由于CAR T 细胞吞噬了 Ramos 细胞而作为单个细胞进行采集。

我们之前展示了拍摄 CAR-T/Ramos 细胞相互作用图像的能力。现在我们来看看最感兴趣的细胞群—双阳性事件,以了解更多信息。我们现在可以使用源自图像的扩展参数(圆度与强度偏斜度)来进一步细化此细胞群,从而提高数据稳健性。在此,通过使用源自图像的参数,我们可以更准确地区分细胞间相互作用与偶合事件。 

CAR-T 细胞杀伤靶向淋巴瘤细胞的成像结果。

分别使用 CellTrace Far Red 和 Violet 标记 CAR-T 和 Ramos 细胞并以 1:1 比例在 37°C 下孵育1小时。在 Attune CytPix 成像型流式细胞仪上以 200 μL/分钟、>8 x 105 个细胞/mL 的设置采集未过滤样本的图像。第一象限(左上)、第三象限(右下)和第四象限(左下)的图像分别显示单个 Ramos 细胞、CAR T 细胞和碎片。第二象限的图像(对两种染料均呈阳性,右上)显示融合在一起的两种细胞类型,这是作为单个事件采集的,因为 CAR-T 细胞吞噬了 Ramos 细胞。百分比为设门 %。

在细胞图库中,带注释的事件具有黑色轮廓,且带有指示居中定位的黄点。图像处理是采用细胞半分辨率 (Cells Half Resolution) 模型通过分析圆度与强度偏斜度来完成的。这样,我们就能在细胞处于同一视野中但不显示细胞间相互作用的情况下区分黏连细胞的相互作用(CAR-T 细胞与 Ramos 细胞间)与分离细胞的相互作用。

其他应用

复杂混合样本中成像增强的稀有细胞鉴定

为了证明图像分析软件能够增强混合细胞群中的稀有细胞检测,我们在外周血样本中掺入了1,000个结直肠癌细胞。为检测这些稀有的细胞,我们收集了超过450万个事件(500 µL/分钟的运行速率)。只拍摄了对识别靶细胞 (EpCAM & EGFR) 的标记物呈双阳性的细胞图像。通过使用 Attune CytPix 对这些双阳性细胞进行成像,我们发现其中许多细胞并非单个癌细胞,而是具有非预期形态的碎片/黏连体。

以1,000个细胞/样本的比率将结直肠癌细胞掺入健康人 PBMC 中。所有样本均由 Amsterdam UMC 制备。显示的统计数据为细胞计数。图像处理是使用 Cells_Half_Resolution_v22 模型完成的。

检测 SARS-CoV-2 感染细胞

Attune 流式细胞仪可以快速、简便和准确地检测蛋白和基因表达水平。其中包括检测感染的宿主细胞中表达的病毒蛋白。

 

在下列数据中,将培养的人类细胞暴露于引起 COVID-19 疾病的新型冠状病毒 SARS-CoV-2,利用Attune流式细胞仪检测病毒感染前后 SARS-CoV-2 核蛋白的表达。

感染的 293T-ACE2 细胞中 SARS-CoV-2 核蛋白染色

(A) 未感染细胞及 (B) 感染 SARS-CoV-2 的 293T-ACE2 细胞在感染 36 小时后,MOI 为 0.1。采用标准实验方案制备细胞,并使用 SARS 冠状病毒核蛋白单抗(克隆号:1C7C7)和 PE 标记的抗小鼠二抗(货号 P852)染色。使用配备自动进样器的 Attune NxT 流式细胞仪进行数据采集。在 FCS Express 7 中进行数据分析。

干细胞和心肌细胞检测

将人多能干细胞 (hPSC) 诱导成多种分化细胞的技术为个体化治疗和再生医疗提供了巨大的发展前景。Attune 流式细胞仪特别适合检测体积大且脆弱的细胞类型,如干细胞和心肌细胞(详见下文)声波聚焦技术、注射泵进样系统和较大的流动室都能大幅度地降低管路堵塞风险,有助于保护珍贵样本。

针对心肌细胞分化过程中转录因子的流式细胞分析。

反映 H9 hPSC 细胞向心肌细胞分化过程中 Oct4 和 Nkx2.5 表达情况的双参数散点图。所有流式图显示的都是单个细胞门。(A) 在第 1 天、几乎所有细胞都是 Oct4+/Nkx2.5-,即呈多能状态。(B–J) 在分化过程中,随着时间的推移,细胞逐渐不表达Oct4 并开始表达心肌标记物Nkx2.5。如上图所示,红色细胞群代表 Nkx2.5+细胞,绿色细胞群代表 Oct4+细胞。

微生物学研究

快速准确地检测废水中的病原体

使用传统流式细胞仪时,由于流速较低,采集低浓度样本需要花费很长时间进行上机。Attune 流式细胞仪可快速处理浓度非常低的样本(见下文)。

利用 Attune NxT 流式细胞仪分析处理后城市废水中的细菌含量

 

收集 3 mL 城市废水样本,用 Invitrogen LIVE/DEAD BacLight 细菌死活试剂盒染色,在 Attune NxT 流式细胞仪上以 1 mL/分钟的流速进行数据采集,即可快速分析样本并准确定量检测微量细菌。无需绝对计数微球即可准确检测样本中活细菌和死细菌的浓度。在 SYTO 9/PI 点图中绿色为活细菌、红色为死细菌,而且二者分得很清楚;下面的统计表则显示出不同细菌的阳性率和绝对浓度值。废水中可能还含有小的真核生物或有活性但培养不出来的细菌类型,这些细菌也可以染出来;灰色点代表废水中的碎片。

成像增强的微生物学研究

大肠杆菌细胞可培养为两种菌落形成单位(CFU): 类似于单细胞的短 CFU,以及带不完全裂变环的加长结构,代表在每个近似细胞长度处不完全皱缩。传统单个细胞门(SSC-A/SSC-H)及荧光门(SSC/核染色)均不能很好地区分这些亚群。但通过 Attune CytPix 成像型流式细胞仪,可以查看和分类图像信息,并根据其形态特征为不同 CFU 类型进行设门。

两种大肠杆菌 CFU 类型的鉴别

大肠杆菌在 37ºC 条件下培养过夜,然后在 4ºC 条件下继续培养3天。使用 Attune CytPix 流式细胞仪以 100 μL/分钟的流速进行样本数据采集。可以从这些图像鉴别两类 CFU:(A) 代表单细胞的短菌落和 (B) 带不完全裂变环的加长结构。各亚群细菌的典型图像如图所示。对所选图像反向设门显示两个亚群在 FSC/SSC 点图上完全不同(橙色点,)。

快速而准确的细胞核 DNA 分析

相比于其他实验技术,流式细胞术具有简单、快速、准确、可靠等优势,因此流式已成为检测植物匀浆中 C 值(核 DNA 含量)的首选方法,并且流式在植物学研究中的应用越来越广泛。Attune 流式细胞仪适合 DNA 含量检测。任何配置,包括经济实惠的单激光仪器都可以完成此实验。

数据是使用 532 nm 激光器从植物细胞核中采集的,这些细胞核取自拟南芥 Col-1 叶片组织且用 FxCycle PI/RNase 染色液进行标记。(A) 用侧向散射光与 FxCycle PI/RNase 荧光数据绘制的双参数密度图,发荧光细胞核周围为散射光门。(B) 使用对单体细胞核进行设门的 FxCycle PI/RNase 荧光数据绘制的双参数密度图。(C) 用细胞核设门的细胞群的 FxCycle PI/RNase 荧光数据绘制的对数直方图,不同的峰分别对应 2C、4C、8C 和 16C 细胞核。

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有关显示两种不同类型大肠杆菌菌落形成单位 (CFU) 的微生物学研究数据,请参阅以上成像增强的流式细胞分析部分中的"成像增强的微生物学研究"。

对多重 CRISPR 编辑进行流式分析

流式细胞术是对 CRISPR 编辑细胞功能性蛋白敲低进行定量检测的一种高通量、快速且准确的方法。由于可以在无需做克隆分选的情况下确定多个位点单个细胞的蛋白敲低效率,流式细胞术在分析用多个 gRNA 进行编辑的细胞群时尤其有优势。

 

这大大简化了实验流程,只需很少的试剂和实验操作时间,即可得到快速、准确的结果。

 

用流式细胞术分析 CRISPR 编辑细胞的实验流程

 

只需要一种针对靶蛋白的特异性抗体和一台流式细胞仪即可对 CRISPR 编辑的蛋白敲低进行定量分析。

多个位点蛋白敲低效率的筛选

培养人外周血单个核细胞 (PBMCs),然后使用 Dynabeads Human T-Activator CD3/CD28 试剂盒激活 T 细胞。然后使用 Invitrogen TrueGuide Synthetic gRNATrueCut Cas9 Protein v2 和 Invitrogen Neon 电转染系统对细胞进行基因编辑。利用 Invitrogen TrueDesign Genome Editor 工具设计针对人 T 细胞受体、β-2 微球蛋白和 CD47 基因的 gRNA。转染 72 小时后,使用流式细胞术分析每个位点的功能性蛋白敲低效果,从而分析细胞的编辑效率。在 Attune NxT 流式细胞仪和 CytKick 自动进样器上获取样本。以上叠加图由 Attune 流式软件生成。每个直方图都叠加了未经 Neon 电转染的细胞对照。所用流式抗体分别是 TCR α/β (IP26) PE (eBioscience)、β-2 Microglobulin (B2M-01) FITC 和 CD279 (PD-1) (eBioJ105 (J105)) APC-eFluor 780 (eBioscience)。

CRISPR 编辑细胞的分析

Attune 流式细胞仪可快速、有效地分析 CRISPR 编辑细胞中的编辑效率。与其他分析编辑效率的方法相比,流式细胞术有以下三大优势:

  • 可提供功能性蛋白的敲低效率数据。
  • 提供单细胞水平、多参数敲低效率分析,如在多个位点同时进行基因编辑细胞的比例。
  • 可同时分析其他功能指标,如增殖、活性,并可区分混合细胞群中不同细胞类型的编辑效率。

人 PBMC 在 TCR α/β、B2M 和 PD-1 位点蛋白敲低的叠加流式图

培养人外周血单个核细胞(PBMCs),然后使用 Dynabeads Human T-Activator CD3/CD28 试剂盒激活 T 细胞。然后使用 Invitrogen TrueGuide Synthetic gRNATrueCut Cas9 Protein v2 和 Invitrogen Neon 电转染系统对细胞进行基因编辑。利用 Invitrogen TrueDesign Genome Editor 工具设计针对人 T 细胞受体、β-2 微球蛋白和 CD47 基因的 gRNA。转染 72 小时后,分别使用流式细胞仪、二代测序、Sanger 测序分析和基因组检测裂解试验分析细胞的编辑效率。所有图表和数据分析均来自于Attune NxT 软件。每个直方图都叠加了未经 Neon 电转染的细胞对照,每个图表均来自于单个板孔采集的数据。所用流式抗体分别是 TCR α/β (IP26) PE (eBioscience)、β-2 Microglobulin (B2M-01) FITC 和 CD279 (PD-1) (eBioJ105 (J105)) APC-eFluor 780 (eBioscience)。

利用 Attune 流式细胞仪对 CRISPR 编辑的细胞进行准确、快速的编辑效率定量分析,特别适用于多种 CRISPR gRNA 的多重分析。单细胞水平分析、功能性敲除效率、快速可操作数据以及样本处理时间短是使用流式细胞术进行基因编辑分析的几大优势。

荧光蛋白检测

目前荧光蛋白被广泛用于基因表达以及活细胞中的蛋白定位、易位和转运等研究领域。其他先进技术包括使用荧光共振能量转移 (FRET) 技术和荧光寿命成像显微镜技术(FLIM) 进行活细胞内蛋白质间的相互作用和蛋白空间关系的评估。

 

以前,同一细胞内多种荧光蛋白的同时检测比多种荧光标记抗体的检测难度更高。这是因为通常荧光蛋白的发射光谱比传统细胞染料或流式抗体所用荧光染料的光谱更宽。

 

开发 Attune 流式细胞仪时已考虑到荧光蛋白检测;其配置多达 4 个激光器和 16 个检测通道,因此可以轻松、准确地分析多种荧光蛋白和荧光标记抗体(单独或组合检测均可)。

检测同一细胞中表达的多种荧光蛋白

使用 Lipofectamine 3000 转染试剂,通过依次转染每个质粒(上图),或将两个质粒 1:1 (w/w) 混合(下图)共转染的方式,将两个质粒转染至 293FT 细胞。转染细胞生长 48 小时后,收集细胞并上流式细胞仪进行分析。用 Attune NxT 流式细胞仪以 100 μL/分钟的流速获取样本,每个样本采集至少 15,000 个细胞。检测到所有主要细胞群: 表达一种荧光蛋白的细胞、同时表达两种荧光蛋白的细胞和未表达荧光蛋白的细胞(图中显示百分比)。很容易区分表达荧光蛋白的细胞与未表达荧光蛋白的细胞。(A) 分别使用 405 nm 和 561 nm 激光器激发 TagBFP 和 mOrange2。(B) 分别使用 405 nm 和 561 nm 激光器激发 TagBFP 和 mKate。(C) 分别使用 488 nm 和 561 nm 激光器激发 emGFP 和 mKate。

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