講到如何挑選流式細胞儀抗體以及染劑,首先需要知道有兩大重點,第一是研究者想要看甚麼?以及單位中硬體設備的限制。
今天若目標明確,要看外周血當中NK細胞的數量與比例,便會需要對代表NK細胞的marker進行染色,如CD16、CD56以及CD3;若想看T細胞與B細胞的分型,便需染CD45、CD3、CD19、CD4、CD8這幾個surface marker;若想區分細胞的死活,則會選擇一系列相關的核酸染劑(如PI、DAPI、7-AAD等)
以硬體設備來說,我們經常聽到流式細胞儀的規格,可能是一雷四色、二雷六色甚至是三雷十五色,這些雷射代表儀器所配備的激發光源,而這些顏色則代表儀器所配置的通道或是濾片,這些幾雷幾色,在先天上就決定了我們的實驗該如何設計、以及會遇到如何的限制。
在先前的文章中,有提到流式細胞儀的光學概念,每種螢光物質,他吸收的波段、激發出來的波段皆不同,儀器配備哪支雷射,自然只能挑選能被該雷射激發的螢光物質,以最常見的488 nm藍光雷射為例,我們能夠選擇會被488 nm激發的染劑,如FITC、PE等,相反我們不會去選擇APC作為染劑(因為最大激發波段不對),或是也不會選擇應由405 nm雷射激發的pacific blue染劑。
所以第一步驟,確定雷射,以及有配備濾片的通道,接著便能開始確認,有哪幾種螢光物質是可以選擇的,可參考Fig.1筆者彙整的常用染劑,以及相對應激發、發散之波長。
Fig.1 . 常用雷射、螢光物質光學特性、濾片整理。
選定能使用的螢光物質之後,接著便是要找抗體,若你的流式細胞儀所能夠選用的螢光夠多,我們大可將所有的CD marker列出,接著一個蘿蔔一個坑,一一為他們選定最合適的螢光物質,在這邊比較需要注意的一個點是,在眾多螢光物質當中,有些顏色是古老的基本款,最陽春的機型都能偵測的顏色,如FITC、PE等,這些顏色可以留給CD marker中較特殊、較少人研究的 (也許就是研究者的目標),因為抗體較容易找尋,訊號也強;反之,讓常見的CD marker去配對較少見的顏色,或是較弱的螢光,通常能夠使實驗的組別更完整。
至於螢光的強弱,可參考以下的圖表(Fig. 2)、(Fig. 3):
Fig. 2. 整理自(Maecker & Trotter, 2008)的文獻,該文章使用BD™ LSR II以及BD FACSCanto™測試不同螢光染劑的stain index。(強弱由上至下排列)
Fig. 3. 整理自Thremo 的網站。該文章使用BD™ LSR II測試不同螢光染劑的stain index。(強弱由上至下排列)。
而Fig.2、Fig.3 中,stain index是怎麼計算出來的呢?可參見Fig.4。
Fig. 4. 說明染劑的stain index是如何計算得來的(Maecker & Trotter, 2008)。其中D代表陽性訊號與陰性訊號的差距;W則代表陰性訊號的分布。D/W則為stain index。一般若我們染色時不進行wash,陰性群的細胞會向右靠近陽性群,使stain index縮小。
以下舉幾個配色實例:
(1)假設儀器配備488 nm雷色,有四個通道,欲分析樣本中Treg的比例,可以如何選色?
a. 確認Treg的CD marker :通常會染CD3、CD4、CD25、Foxp3。
b. CD3、CD4在細胞中表現較多;CD25次多Foxp3較少。
c. 選擇488 nm下,搭配濾片可使用的染劑:FITC、PE、PerCP、PE-Cy7
d. Foxp3搭配PE (少配強)、CD25配(FITC)、CD4配PerCP、CD3配PE-Cy7
(2)假設儀器配備488 nm、640 nm雷色,有五個通道,欲分析Th1/Th2/Th17的比例,可以如何搭配?
a. 確認CD marker:Th1:CD45、CD3、CD4、INF-r;Th2:CD45、CD3、CD4、IL-2;Th2:CD45、CD3、CD4、IL-17
b. CD45、CD3、CD4在細胞中表現較多;IFN-r、IL-2、IL-17表現較少。
c. 選擇488 nm、640 nm下,搭配濾片可使用的染劑:FITC、PE、PerCP、PE-Cy7、APC、APC-Cy7。
d. INF-r、IL-2、IL-17先進行配色,可配PE、APC、AF488;CD45、CD3、CD4則配PerCP、PE-Cy7、APC-Cy7。
討論完目標蛋白的多寡與染劑強弱的搭配,若硬體設備的通道足夠多,且欲分析的CD marker較少,此時也可以考慮螢光間互相干擾的問題,像是PE、FITC他們的發射波段較寬,有時候會漏到彼此的通道中,這時就需要額外做螢光補償,將溢出的訊號以數學方式扣除(現在大多機器可以做自動補償),這時就可以選擇分散得較開的染劑,減少互相干擾的問題。
說完抗體與染劑的部分,我們接著討論到,若我想同時看的CD marker數量很多,但我硬體設備就是有限制時,該怎麼辦?
這時可以考慮,將一管樣本,分成多管,假設想看的目標很多,有12個marker,但機型只有一雷四色,這時便可將樣本分成三組,每組做4顏色的染色,可克服此問題,唯二的缺點為,所需要上機的數量會增加,且樣本若很少時,則會浪費,這需要實驗者進行斟酌。
參考文獻:
Maecker, H., & Trotter, J. (2008). Selecting reagents for multicolor flow cytometry with BD™ LSR II and BD FACSCanto™ systems. Nature Methods, 5(12), an6-an7.
https://www.thermofisher.com/tw/zt/home/references/newsletters-and-journals/bioprobes-journal-of-cell-biology-applications/bioprobes-71/bioprobes-71-flow-cytometry-panel-design.html
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