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流式实验成功秘诀之“捉妖宝典”

精品资讯 2020-08-12 浏览:2362次

 

 

 

 

7月的盛夏,某医科大学免疫系研一的王同学特烦恼。因为最近他和BV786 anti-mouse CD45R抗体杠上了。

 

这个简单的鉴定B细胞亚群的抗体,在他自己手里却变得妖妖的,分析数据时发现PE-Texas anti-mouse CD3 和BV786 anti-mouse CD45R两个抗体双染的细胞严重拖尾,如图1所示。

 

王同学的样本是小鼠脾脏,实验方案是PerCP anti-mouse CD45R/PE-Texas Red anti-mouse CD3/PE-Cy7 anti-mouse CD4/FITC anti-mouse CD8/BV786 anti-mouse CD45R/Zombie NIR Fixable Viability Kit(死活染料)。

由于刚开始做流式实验,不太懂得分析数据,以为是抗体质量问题,所以找我们求助。

 

图1:

图2:

 

拿来王同学的数据,我们行了分析,如图2所示,和图1对比,发现主要存在以下三个问题:

  • 在淋巴细胞设门的时候,把一些碎片和死细胞也圈进去了。对于这种情况,可以先通过死活染料圈出活细胞再圈白细胞或者通过反设门看CD45白细胞来确定淋巴细胞的位置
  • 在分析CD3和CD45R标记物的时候,不清楚双指数和对数坐标的区别,选取了双指数坐标,坐标轴零以下的信号全部显示出来,细胞呈拖尾状。而我们选用对数坐标,只显示坐标轴零以上的数据,流式数据在坐标轴上出现“堆积”的现象,细胞群聚集。坐标轴选取的不同,导致了流式图显示的不同,但是细胞阳性比例差异不大
  • 实验方案里搭配的Zombie 染料使用的是APC-Cy7通道,和BV786荧光素重叠严重,虽然对于结果分析影响不是很大,可是后续在实验方案设计时,荧光通道够用的情况下,尽量避免光谱重叠严重的荧光素一起使用。总体来说,王同学的数据是可用的。

 

王同学恍然大悟,悻悻地说,我接触流式实验不久,不曾想到做流式实验还有这么多学问。看来还得多多“取经修炼”,这样才能在实验中“斩妖除魔”!

 

为了让大家更快的成为“得道高僧”,小柏特意准备了珍藏“宝典”供大家学习参考。

 

 

01


流式图坐标轴的调整

在FlowJo软件中可以灵活地调整流式图的坐标轴,包括Linear(线性),Logarithmic(对数),Biex(双指数) 三种类型,如下图所示。

其中,线性用于分析散射光参数,如FSC和SSC;Logarithmic和Biex用于分析荧光参数,但对数坐标对于荧光较弱或经过补偿后压轴的数据无法进行显示,流式数据会在坐标轴上出现“堆积”的现象,而双指数可以将流式数据坐标轴零值(压轴)或负值(坐标轴以下的数据)显示出来,而且可以调整Extra Neg. Decades和Width Basis值的大小,在多色流式实验中使用较多。

 

 

02


了解扩展误差(spreading error,SE)

SE是在补偿调节正确的情况下,两个通道之间仍然会出现信号溢漏的情况,在流式图上表现为鱼尾形某个通道阳性区域的鱼尾形扩散越大,说明SE越大,对另一个通道的结果分析干扰就越大。

如下图所示,PE-Cy5和APC两个通道光谱重叠严重,即使补偿调节好,仍旧会出现扩展误差。PE-Cy5阳性区域在流式图上呈现鱼尾形,会影响APC阳性信号的圈门。所以,无论从补偿还是扩展误差方面考虑,都最好不要把PE-Cy5和APC搭配在同一个Panel。

SE的产生和补偿无关,跟仪器(激光功率,仪器性能等)和荧光染料有关。因此有必要在设计方案之前,先通过已有的各通道荧光抗体,了解每个通道的SE大小。

检测后的数据在FlowJo分析,在其Compensation Wizard窗口,可计算spillover-spreading matrix (SSM)。这个SSM就基本上可代表SE的大小。

一般SE超过3~4,就提示着对弱表达抗原的分析会存在很大影响。但是目前在多色方案设计中,大家并没有特别关注扩展误差。对于一个好的多色实验方案,存在扩展误差的情况下,只要标记物表达量够高,细胞群阴性和阳性分群明显,也是不影响结果分析的。

 

03


光谱重叠最小化

荧光信号溢漏在多色流式实验中是影响实验结果的重要因素,三种情况会产生光谱重叠

1)相邻荧光通道之间产生信号溢漏,如FITC和PE是两个相邻的荧光素,FITC被激发后部分信号溢漏到PE通道,造成PE通道信号的假阳性。

2)串联染料和供体分子之间存在光谱重叠,如PE-Cy7和PE,PE染料是PE-Cy7串联染料的供体,PE-Cy7的发射光谱有两个峰值,次峰和PE通道信号重叠。

 

 

3)不同激光激发的、但是发射波长接近的荧光素之间也会发生光谱重叠现象,如BV786和APC-Cy7,它们分别由紫激光和红激光激发,但是用同一个滤光片(780/60)来接收光信号,导致光谱严重重叠。

 

因此,搭配实验方案时,要考虑这几种情况,尽可能选择窄的发射光谱,使光谱重叠最小化。

 

04


优化抗体选择

对于低表达量的抗原或者是罕见表位的抗原应该搭配中强度荧光素,如PE、APC、BV421等,反之亦然。

实验前要做好抗体滴定,选择具有最小染色背景而不丢失特异性信号的抗体浓度。建议每次实验之前,用染色指数(SI)进行抗体滴定。

如下图所示,用同一个CD3抗体对未固定和固定/破膜细胞进行染色,通过SI确定最佳抗体浓度,可发现Panel B里阴性区域增加的背景信号是由于细胞固定/破膜产生的,胞内染色的最佳SI是表面染色的一半。

 

05


加死活染料

死细胞自发荧光很强,容易导致非特异性染色,引起结果不正确,所以排除死细胞很重要。

对于表面染色常用PI、7AAD和DAPI等核酸染料,利用死细胞膜通透性变大,核酸染料可进入细胞内结合DNA的特点来鉴别死细胞和碎片。但是对于胞内的抗原,需要用胺类染料如Zombie来进行死细胞排除

 

 

 

有此宝典,是不是就可以排忧解难,做出最漂亮的流式结果了?

 

 

 

参考文献:

[1] Richard Nguyen , Stephen Perfetto, etal.Quantifying spillover spreading for comparing instrument performance and aiding in multicolor panel design.Cytometry A. 2013 Mar;83(3):306-15.

[2] Maciorowski, Z., Chattopadhyay, P.K., & Jain, P. (2017). Basic multicolor flow cytometry. Current Protocols in Immunology, 117, 5.4.1–5.4.38.

[3] David Novo,James Wood.Flow cytometry histograms: Transformations, resolution, and display.Cytometry: 73A: 685-692.

 




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