流式細胞儀的發展歷史及其原理和應用進展研究

史亮

（貝克曼庫爾特生物科技（蘇州）有限公司，江蘇 蘇州 215000）

流式細胞分析屬于現代分析技術，它是對不同科研領域、不同學術背景科學家心血的凝結，是綜合運用各學科知識的結晶，例如生物物理學、有機化學、分子生物學、高等數學、生物技術、電子技術等。現代流式細胞術更是在諸多的研究領域中具有十分廣泛的應用。各個相關學科發展史的縮影體現了流式細胞術的發展史。

1 發展歷史

1953年，通過分層鞘流原理，將紅細胞光學自動計數器成功地設計出來；同年，研究出流式細胞儀的雛形；1954年，將光電粒子計數器發明出來；1959年，出現B 型 Coulter計數器；1965年， Kamemtsky 等將兩個設想提出來：（1）通過分光光度計對細胞成分進行定量；（2）與測量值有效結合，對細胞予以分類；1967年，將細胞分選的方法提出來；1969年，第一臺熒光檢測細胞計問世；1972年，改進了細胞分選器；1975年，將單克隆抗體技術提出來。現階段，在不斷發展光電技術的影響作用下，逐漸模塊化發展流式細胞儀，能夠根據實驗要求對其電子系統、檢測器單元及光學系統等隨意更換。21世紀，已經逐漸完善了流式細胞術，在細胞分析學領域，它已經成為一個十分重要的工具。

2 工作原理

流式細胞儀由分析系統、電子系統、光學系統、液流系統四個部分組成。它只可以對懸浮的微粒或單細胞的信號進行檢測。熒光染色待測的微粒或細胞后，將懸液標本制成，在氣體壓力的作用下將待測樣本向流動室內壓入，在高壓下將不含微粒或細胞的緩沖液從鞘液管中噴出，將一個圓形的流束形成，在鞘液的包裹下，待測細胞單行排列，在流式細胞儀的檢測區域依次通過，通過激發光激后將熒光信號產生。以激光為激光光源，流式細胞儀能夠通過聚焦整形后的光束在樣品流上垂直照射，在激光束的照射下，被熒光染色的細胞會將激發熒光和散射光產生。在前向小角度對光散射信號進行檢測，此為前向散射，此信號可以對細胞體積的大小進行反映。熒光信號的強度能夠對所測細胞膜表面抗原的強度進行反映，通過光電倍增管接受后可以向電信號轉換，再利用模轉換器，將連續的電信號向可以被計算機識別的數字信號轉換。計算機計算處理采集所測量到的各種信號，并在計算機屏幕上顯示結果，或將其打印出來，或在硬盤上存儲，以便進行深入的分析。

3 流式細胞術的應用

3.1 在醫學中流式細胞術的應用

3.1.1 應用于免疫學中

隨著熒光色素化學、單克隆抗體技術的不斷發展，流式細胞儀已經成為一種“雜交體”。流式細胞儀存在定量、靈活、快速等特點，在臨床實踐應用和免疫理論研究等方面具有十分廣泛的應用，在現代免疫技術中，它占據著十分重要的地位。特別是結合應用單克隆抗體，在機體免疫狀態的監督、免疫分選、免疫分型等方面的作用非常重要。在不斷完善和充實流式細胞測定技術、免疫學、腫瘤學、病理學及細胞學的研究發展中，它不僅可以補充熒光顯微鏡，且存在兩者的全部特點和功能，所以在各學科領域、免疫學中發揮著十分重要的作用。

3.1.2 應用于腫瘤學中

通過流式細胞分析對細胞凋亡、耐藥蛋白、癌基因蛋白產物、細胞表面標志、細胞增殖標志物進行定量分析檢測，同時實施DNA倍體分析、細胞周期分析等，以便將組織形態學無法得到的信息獲取到，便于預防和治療腫瘤，并對腫瘤實施臨床診斷。定量分析腫瘤細胞的DNA含量，對細胞周期進行解析，利用細胞異倍體對各種腫瘤的預后情況進行預測，同時可以在化療期間指導化療的時間、強度及藥物的選擇等。對抗癌藥物的作用機制進行解析，在早期鑒別和診斷良惡性癌癥方面具備重要的參考價值。除此之外，因流式細胞分析在研究抗癌基因、癌細胞、周期蛋白及凋亡等方面的作用也十分重要，近年來，腫瘤研究者對它的關注度越來越高，在腫瘤的臨床和基礎研究中已經得到十分廣泛的應用，在腫瘤預后預測、療效評價及診斷中發揮著關鍵的參考價值。在腫瘤治療過程中，腫瘤細胞對化學藥物的耐受性是其主要的障礙。對于腫瘤細胞來說，它主要包括繼發性耐藥和原發性耐藥兩種類型，在化療之前原發性耐藥在腫瘤細胞中存在，和用藥沒有關系，繼發性耐藥的發生和化學藥物有關，也就是說在使用藥物之前對藥物存在一定的敏感性，其耐藥在用藥后產生。按照耐藥譜的不同，將激發耐藥分為兩種類型，即多藥耐藥和原藥耐藥，多藥耐藥相關蛋白有多藥耐藥相關蛋白、P糖蛋白等，均為ATP酶活性轉運蛋白，均會利用藥物外排泵的作用，使細胞中藥物的聚集降低。所以可以通過流式細胞分析對腫瘤細胞的多藥耐藥相關蛋白的表達水平進行檢測，在臨床腫瘤化療藥物的選擇和化療效果的監測方面發揮著十分重要的意義。

3.2 流式細胞術新技術的應用

3.2.1 液相芯片技術

近年來，在不斷發展蛋白質組計劃和人類基因組計劃的影響作用下，在生命科學領域中，生物芯片技術這項新技術迅速發展起來，且大家對它的關注度越來越高。有機地結合流式細胞分析和生物芯片技術，在各種有熒光的微球上標記不同生物的蛋白、核酸等，在液相系統中以熒光標記微球為反應載體將生物學反應完成，也就是流式細胞術液相芯片技術。生物芯片技術能夠在同一液相中對多個目的分子進行檢測。例如檢測血液中的多種白細胞介素。

3.2.2 定量流式細胞分析

對于定量流式細胞分析來說，它是通過流式細胞術定量分析微粒或細胞上標記的熒光分子，以便精確地測量細胞的生物分子，例如每個分子表達的抗原數、平均分子數等。定量流式細胞分析和以往的陽性細胞百分率或相對熒光強度的測量有所不同，其存在更加靈敏、準確的特點。例如在治療和研究非典和獲得性免疫缺陷綜合癥過程中，絕對記數外周血中的CD4+T 淋巴細胞，可以對臨床療效進行監測，同時能夠將病情的進展充分反映出來。

4 結語

綜上所述，流式細胞術具有非常廣泛的應用，本文只是針對其中的一小部分進行了介紹。現階段，在迅速發展各項科學技術的影響作用下，流式細胞術的應用前景會更加廣闊。