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414 人阅读发布时间:2024-12-05 11:16
背景
流式细胞术广泛用于分析单个细胞,但多用于检测荧光标记的细胞内部或表面的分子,检测关键的细胞外生物标志物和细胞表型,如分泌蛋白和细胞外代谢物的能力还是受到了一定的限制。使用流式细胞仪捕获更全面的包括细胞外、空间和时间的生物标志物服务于生物、工业和临床的需求越来越大。
液滴微流体已成为一种有价值的工具,允许单个细胞在微液滴内区室化。与传统的油包水液滴(W/O)模式不同、双乳液液滴(DE)是水-油-水(W/O/W)模式,因而能和流式兼容。流式技术和液滴微流体技术结合,可以对单细胞进行更全面的评估,有效促进了在药物反应异质性、罕见微生物群落和疾病相关生物标志物识别等领域的新发现。
提要
这里我们展示 Xdrop 平台和 Agilent NovoCyte Quanteon 流式细胞仪联合分析 DE 液滴中的细胞或颗粒的方法和结果。

Xdrop 是一种液滴发生器,它与 Xdrop DE50 墨盒一起产生双乳液液滴 DE50 液滴。哺乳动物细胞或生物分子可以封装在体积约为 100 pL 的 DE50 中。荧光微球具有均匀的大小、形状和荧光特性,有助于优化流式细胞术中的散射和荧光参数,同时减少细胞异质性带来的影响,因而在本应用中封装荧光微球来展示如何通过流式细胞术分析 DE50 液滴。
方法
使用含有 10% FBS(Sigma-Aldrich)、100 units/mL 青霉素和 100 μg/mL 链霉素(Gibco)的 RPMI 培养基(Gibco),根据 Xdrop 手册制备三种不同的液滴样品(图 1.A):仅包含 RPMI 培养基的未标记液滴,包含 FAM 标记的 DNA 探针(0.25 μM)(Integrated DNA Technologies)和培养基的对照液滴,红绿两种共封装荧光微球(2.5 μm AlignFlow Flow Cytometry Alignment Beads,Life Technologies)。不同的液滴显微镜下观察如图 1.B。
将液滴样本与由 650 μL dPBS (Gibco)、250 μL DE 稳定剂 D(Samplix)和100 μL OptiPrep(Stemcell Technologies)组成的流式稀释剂混合后用于流式分析。

图 1. A. 本研究中使用的液滴类型。含或不含酚红的未标记 DE50 液滴、含有 FAM 探针的液滴和带有共封装荧光微球的液滴。B. 显微镜下展示 A 中描述的 DE50 液滴;10 倍放大。
结果
FAM 对照液滴用于鉴定 DE50 液滴种群(图 2)。DE50 液滴散射光信号如图所示,但样品压力、样品缓冲液、封装材料的尺寸和成分等因素改变时,散射光信号也会有所变化。DE50 液滴也包含纯载体油液滴,但油液滴既不影响分析,也不会影响流式细胞仪性能。
用 FAM 对照液滴的荧光信号(FITC)和散射光信号互相印证,可知 DE50 液滴比油滴有更高的 SSC。这样,DE50 液滴很容易与载体油滴分开。

图 2. 使用包含 FAM 标记的 DNA 液滴以及反向设门策略来确认流式图上 DE50 液滴的信号。A. 大多数 Xdrop 液滴产生的结果与此散射光信号相似。选中 SSC 较高的群体。B. 当在 FSC 与 FITC 图上展示 SSC 较高群体时,所有事件都是荧光的,这意味着它们包含 FAM 探针,是 DE50 液滴。C. SSC 较低的群体不发荧光,被识别为非 DE 液滴。
由含有酚红的培养基制成的空液滴由于培养基中的酚红而表现出低水平的自发荧光(图 3A 和 B)。在共封装样本中(图 3C),观察到不同的液滴群:(1)仅包含红色微球的液滴(左上象限),(2)带有共封装的绿色和红色微球的液滴(上部右象限),(3)无微球的空液滴(左下角象限)和(4)仅包含绿色微球的液滴(下部右象限)。


图 3. 用荧光鉴定 DE50 液滴。A. 未标记的空 DE 液滴:培养基不含酚红。B. 未标记的空 DE 液滴:培养基含酚红,酚红使液滴略微产生自发荧光。C. 仅包含(1)个红色微球的DE液滴(左上图象限)、(2)共封装的绿色和红色微球(右上象限)、(3)无微珠(空液滴 - 左下象限),(4)仅绿色微球(右下象限)。在 NovoCyte Quanteon 上对所有样品以相同的方式进行分析。
使用 Samplix 专有的细胞分布计算器,带有微球的液滴的理论百分比根据泊松分布计算结果为:包含两种颜色微球的液滴百分比为 12.4%,包含单个绿色或红色微球的液滴各为 18.2%。Agilent NovoCyte Quanteon 流式检测结果与理论一致。
结论
Xdrop 使用微流体的技术将活细胞和生物材料封装成(DE50)液滴,Agilent NovoCyte Quanteon 流式细胞仪可以快速可靠地鉴定和分析含有微球的液滴。与细胞相比,微球的一致性和特性有助于建立流式方法用于基于细胞的检测。
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