師妹給我發來一張流式圖:「師兄,我的 FSC-SSC 里細胞全在左下角,是不是跑光了?」我一看,那是典型的碎片+死細胞 —— 她忘了第一道門。
流式細胞術的圖不難認,難的是:拿到圖之后不知道該看哪里、門怎么圈。下面直接上干貨 —— 9 個常見實驗場景,一張圖一個解法。
插個題外話,下期想看看什么,告訴我唄
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FSC-SSC 散點圖
(按照細胞大小和類型分群)
X:FSC(前向角散射):反映細胞大小,信號越強細胞體積越大。
Y:SSC(側向角散射):反映細胞內部顆粒度 / 復雜度,信號越強顆粒越多。
是所有后續分析的「第一道門」,用于去除碎片、粘連體并初步分群。
淋巴細胞:FSC 小、SSC 小(左下群)
單核細胞:FSC 中、SSC 中(中間群)
粒細胞:FSC 中、SSC 大(右上群)
碎片/死細胞:FSC 極小、SSC 極低(最左下)
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圖 1: 源自丁香園
FSC-A vs FSC-W:去除粘連細胞(僅保留對角線的單細胞群)。
SSC-A vs SSC-W:同理,用于顆粒度高的樣本(如粒細胞)去粘連。
單參數熒光直方圖
X:熒光強度(線性 / 對數軸),反映目標分子表達水平
Y:細胞數量,反映各熒光強度對應的細胞數。
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圖 2: 源自丁香園
圖形特征
解讀
應用場景
單峰靠左
陰性表達(無目標分子)
同型對照、未染色對照
單峰靠右
均一陽性表達(如 CD45 在白細胞的表達)
細胞系標記驗證
雙峰分布
部分呢陽性、部分陰性表達(如 CD3 在 T 細胞中的表達)
免疫細胞亞群分群
寬峰/彌散峰
表達不均一、非特異染色或凋亡細胞
凋亡早起檢測
Sub-G1 峰
(最左側小峰)
凋亡細胞(DNA 片段化)
細胞凋亡定量分析
雙參數熒光圖:散點圖 / 密度圖 / 等高線圖
1. 雙參數散點圖
橫、縱坐標各代表一種熒光標記,將細胞分為四個象限
左上(Q1):X- Y+
右上(Q2):雙陽性(共表達)
左下(Q3):雙陰性
右下(Q4):X+ Y-
2. 密度圖 / 偽彩圖
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圖 3:源自普拉特澤生物官網
用顏色深淺表示細胞密度,適合展示稀有細胞亞群。優勢:比散點圖更易識別細胞群邊界,減少噪音干擾。
3. 等高線圖
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圖 4:源自普拉特澤生物官網
用等高線勾勒細胞密度分布,清晰區分彌散亞群。適用場景于細胞數量少、亞群分散的樣本(如外周血稀有細胞)。
設門系列圖
一級門(P1):FSC-SSC 圈活細胞、去碎片
活力染料門(PI/7-AAD/Zombie)
陰性峰:活細胞
強陽性峰:死細胞
譜系/次級門(如 CD3→CD4/CD8→ 亞群)
凋亡分析(Annexin V-FITC / PI)
Q1:左上為早期凋亡細胞(Annexin V+/PI-)
Q2:右上為晚期凋亡細胞(Annexin V+/PI+)
Q3:右下為細胞核碎片或機械損傷細胞(Annexin V-/PI+)
Q4:左下為正常(活)細胞(Annexin V-/PI-)
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圖 5:小編自己的
細胞周期
G0/G1:2N DNA,主峰
S 期:兩峰之間(DNA 復制中)
G2/M:4N DNA,G1 右側約 2 倍強度
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圖 6:小編自己的
細胞增殖(CFSE 稀釋法)
每分裂 1 次,熒光強度減半
峰越右:未分裂/少分裂
峰序列左移:第 1、2、3… 代
可算增殖指數、分裂次數、增殖率
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圖 7:源自百螢生物官網
特殊應用圖
1. 調節性 T 細胞(Treg)分析圖
典型方案:CD4+CD25+Foxp3+
圈門流程:淋巴細胞 → CD3+ → CD4+ → CD25/Foxp3 雙參數圖。
右上雙陽群為 Treg 細胞,需使用 FMO 對照消除非特異染色。
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圖 8:小編自己的
2. 胞內細胞因子染色(ICS)圖
用于檢測活化 T 細胞分泌的細胞因子(如 IFN-γ、IL-2、TNF-α)。
示例:CD8+ vs IFN-γ 雙參數圖中,右上雙陽群為抗原特異性 CTL 細胞。
對照圖的重要性
1. 未染色細胞對照
確定細胞自發熒光基線,設置陰性門位置。
2. 同型對照(Isotype)
使用與一抗同物種、同亞型的非特異性抗體,排除非特異性結合。
3. FMO 對照(Fluorescence Minus One)
多色流式必備:僅缺少目標熒光通道的染色管,用于精準圈定弱陽群。
4. 單陽管對照
用于調節熒光補償,消除熒光通道間的光譜重疊。
補償異常表現:細胞群傾斜、跨象限、拖尾。
常見異常圖形及問題排查
異常表現
可能原因
解決辦法
細胞群整體傾斜
熒光補償未調節好
重新設置單陽管,調節補償矩陣
細胞呈線狀/拖尾
電壓過高、死亡細胞過多
降低通道電壓、優化樣本制備
邊界截斷層
細胞信號超出量程
降低對應通道電壓
大量彌散點
碎片多、死亡細胞過多
優化裂解、固定步驟,試用活力染料
雙峰粘連
未去除細胞粘連體
使用 FSC-A/FSC-W 設門
1. 細胞群整體傾斜 → 重新設置單陽管,調節補償矩陣:熒光補償不當時,陽性群與陰性群在雙參數散點圖中呈斜向分布(非垂直或水平),需通過單陽性對照計算溢出系數(Spillover Coefficient)。
專業步驟:
制備高質量單陽管:分別使用各熒光染料的單染細胞(或補償微球),確保陽性群熒光強度與實驗樣本相近。避免使用強表達抗原的細胞,以免補償過度。
采集單陽數據:保持電壓與實驗管完全一致,記錄每個單陽管的各通道熒光強度。
自動/手動調節:
自動補償:在軟件(如 FlowJo、Diva、Kaluza)中加載所有單陽管與陰性管,執行自動補償計算。
手動調節:以 PE-A vs FITC-A 為例,調整 PE-%FITC,使 FITC 單陽管的 PE 中位數值與陰性管相同。
驗證補償矩陣:將補償應用于混合染色樣本,檢查雙陽性細胞群是否與坐標軸平行。若仍傾斜,需重新調節補償或檢查是否存在光譜重疊未完全校正(如 PE-Cy5 與 APC)。
常見誤區:
使用死細胞或聚集細胞制備單陽管,導致非特異性熒光。
補償矩陣應用于不同電壓設置的樣本,需保持電壓恒定。
2. 細胞呈線狀/拖尾 → 降低通道電壓、優化樣本制備:線狀拖尾通常源于電壓過高導致信號飽和(進入非線性區),或死細胞自發熒光及非特異性染色。降低電壓可恢復信號線性;優化樣本制備減少死細胞。
專業步驟:
電壓調整 :
用陰性細胞(未染色)調節 FSC/SSC 電壓,使細胞群位于坐標軸中央(通常 FSC 閾值設為 200-500)。
對熒光通道,使用單陽管或微球(如 Rainbow、CST beads)調至目標熒光強度(PE 通道峰值約 10^4 AU)。若出現拖尾,逐步降低電壓 5-10%,直至群形緊湊。
優化樣本制備:
減少機械應力:使用鈍頭移液槍頭,避免反復吹打。
加入活力染料(如 7-AAD、PI、DAPI)排除死細胞,并在分析時設門排除。
若為組織樣本,改用溫和酶消化(如 DNase I + 膠原酶 IV)替代胰酶。
固定后離心速度降低至 300 g,4℃,10 分鐘,避免死細胞破裂。
檢測后驗證 :重新上樣,觀察 FSC-A/SSC-A 圖中細胞群是否呈緊湊橢圓形,且熒光散點圖拖尾消失。
3. 邊界截斷層 → 降低對應通道電壓:細胞信號超出檢測器量程時,細胞群在散點圖邊緣被「切斷」,導致數據丟失。常見于高表達抗原或高自發熒光樣本。
專業步驟
識別過壓通道:查看單參數直方圖,若峰形在最大道數處突然截止,即為飽和。
逐步降壓 :
將對應光電倍增管(PMT)電壓每次降低 20-30 V(或 5-10%),直至所有細胞落在坐標軸內。
使用質控微球(如 Sphero Rainbow)驗證線性范圍,確保弱陽性群仍可分辨。
替代方案:若降低電壓后弱陽性信號過低,可改用低靈敏度檢測模式(如對數放大器)或稀釋樣本。
記錄變更:調整后需重新設置補償和閾值,并在實驗記錄中注明電壓值,確保批次間可重復。
注意事項:
邊界截斷層也可能由閾值(Threshold)設置不當引起,需檢查 FSC 閾值是否過低導致電子噪聲飽和。若降壓后仍截斷,應檢查 PMT 或更換儀器通道。
4. 大量彌散點 → 優化裂解、固定步驟,使用活力染料:彌散點通常對應碎片(FSC 小、SSC 低)或死細胞(非特異性染色強)。優化裂解和固定可減少碎片產生,活力染料則能直接排除死細胞干擾。
專業步驟:
裂解步驟優化:
改用低滲透壓裂解液(如 ACK、BD Pharm Lyse)按 1:10 比例室溫裂解 5-8 分鐘,避免超時。
裂解后立即加入含 2% FBS 的 PBS 終止反應,離心(400 g,5 分鐘)后棄上清。
避免渦旋震蕩,改用輕柔顛倒混勻。
固定步驟優化:
固定液濃度降至 1-2% 多聚甲醛(PFA),4℃ 固定 15 分鐘,隨后用含 0.5% BSA 的 PBS 洗滌兩次。
若檢測胞內抗原,固定后用 0.1% 皂素或 Triton X-100 打孔,時間控制在 10 分鐘內。
活力染料應用:
推薦使用胺基反應性死活染料(如 Live/Dead Fixable Blue、Zombie NIR),可固定且兼容胞內染色。
染色方案:樣本重懸于 PBS,加入 1?μL 染料/100 萬細胞,室溫避光 15 分鐘,洗滌一次后再進行表面染色。
分析時在散點圖中對死活染料陰性(活細胞)設門,可顯著減少彌散點。
碎片去除:若碎片仍多,可在洗滌后使用密度梯度離心(如 Ficoll-Paque)或商業碎片去除試劑盒(如 Dead Cell Removal Kit, Miltenyi)。
5. 雙峰粘連 → 使用 FSC-A/FSC-W 設門:細胞粘連體(雙聯體或多聯體)在流式檢測中會產生異常的雙峰或拖尾,影響細胞周期、倍體分析及免疫分型。FSC-A(面積)與 FSC-W(寬度)聯合設門可有效排除粘連體。
正確設門順序 :
先對 FSC-A / SSC-A 圈出主要細胞群。
新建散點圖:X 軸為 FSC-A,Y 軸為 FSC-W(或 FSC-H)。
正常單個細胞具有固定的 FSC-W 與 FSC-A 比值,呈對角線分布;粘連體因通過檢測點時寬度增大,FSC-W 相對偏高,偏離對角線。
圈出對角線上緊湊區域(通常設門比例在 80-95%),即為單細胞。
替代參數:也可使用 FSC-H vs FSC-A,單細胞呈線性關系(斜率 ≈1),粘連體偏離。
驗證:對于 DNA 倍體分析,建議同時使用 PI 染色,并在 FL2-A vs FL2-W 圖中再次設門,排除粘連體。
注意事項:
確保儀器參數中已啟用 FSC-W 或 FSC-H 檢測(某些低端流式儀需手動開啟)
若樣本中粘連體過多,可在制備時加入 DNase I(10?μg/mL)并過 40?μm 濾網。
設門后應回看 FSC-A/SSC-A 圖,確認單細胞群形態緊湊。
進階技巧:對于粘連體比例極高的樣本(如貼壁細胞),可改用 FSC-H vs FSC-A 聯合 SSC-H vs SSC-A 雙參數設門,提高排除效率。
編輯:冷漠小 z
題圖來源:自制
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