2022-10-22 流式圖

帶您認(rèn)識流式細(xì)胞術(shù)中的各種圖 - 知乎 (zhihu.com)

流式圖有很多種谤草,最常用的是流式直方圖和流式散點圖董瞻,還有流式等高線圖撩炊。流式直方圖只能顯示一個通道的信息,流式散點圖和流式等高線圖可以同時顯示2個通道的信息邮绿。

流式通道

流式通道主要可以分為散射光通道和熒光通道:散射光通道有兩個阔挠,包括FSC通道和SSC通道竭翠,一般所有的流式細(xì)胞儀均有這2個散射光通道;不同型號的流式細(xì)胞儀其熒光通道的多少差異較大象缀,有的甚至沒有光通道蔬将。

FSC,即前向角散射央星,它的值代表細(xì)胞的大小霞怀。細(xì)胞體積越大,其FSC值就越大莉给。所以可以利用細(xì)胞的FSC值初步比較細(xì)胞的大小里烦,利用FSC值對細(xì)胞進行分群和分類凿蒜。SSC,即側(cè)向角散射胁黑,它的值代表細(xì)胞的顆粒度(granularity)废封。細(xì)胞越不規(guī)則,細(xì)胞表面的突起越多丧蘸,細(xì)胞內(nèi)能夠引起激光散射的細(xì)胞器或者顆粒性物質(zhì)越多漂洋,其SSC值就越大。所以可以利用細(xì)胞的SSC值初步比較細(xì)胞的顆粒度力喷,利用SSC值對細(xì)胞進行分群和分類刽漂。

一般在硏究細(xì)胞樣品時,首先關(guān)注的就是樣品中細(xì)胞的FSC-SSC散點圖弟孟,x軸代表FSC值贝咙,y軸代表SSC值,將細(xì)胞都顯示于該散點圖中拂募,可以初步根據(jù)細(xì)胞的大小和顆粒度對細(xì)胞進行分群和分類庭猩。樣品細(xì)胞不需要標(biāo)記任何熒光素偶聯(lián)抗體,直接上樣分析就可以得到樣品細(xì)胞的FSC值和SSC值陈症,其值代表的是細(xì)胞的大小和顆粒度這兩個基本的物理特征蔼水,所以樣品的FSC-SSC散點圖又稱為樣品細(xì)胞的 “物理圖”。

熒光通道表示的不是細(xì)胞特有的物理特征录肯,而是其化學(xué)特征趴腋。如需要檢測樣品中是否有細(xì)胞表達某一CD分子,則需要標(biāo)記熒光素偶聯(lián)的該CD分子的抗體论咏,表達有該CD分子的細(xì)胞就會結(jié)合熒光素偶聯(lián)抗的該CD分子的抗體优炬,表達有該CD分子的細(xì)胞就會結(jié)合熒光素偶聯(lián)抗體,其中的熒光素被相應(yīng)的激光激發(fā)后產(chǎn)生熒光厅贪,該熒光信號通過光路系統(tǒng)被相應(yīng)的熒光通道接收穿剖,就能得到該樣品中是否有細(xì)胞表達該CD分子,以及有多少比例的細(xì)胞表達該CD分子等信息卦溢。熒光通道接收到的信號越強糊余,表示細(xì)胞上結(jié)合的熒光素越多,那么細(xì)胞表面表達的該CD分子就越多单寂,因此可根據(jù)熒光信號的強弱判斷細(xì)胞表達該CD分子的相對數(shù)量贬芥。總之宣决,熒光通道值反映接收到的熒光信號的強弱蘸劈,從而反映細(xì)胞上結(jié)合的熒光素的量,進一步反映細(xì)胞上表達該CD分子的量尊沸,最后間接反映細(xì)胞表達某CD分子這一化學(xué)特征威沫。

不同細(xì)胞群的FSC值和SSC值最多相差幾倍贤惯,而熒光信號強弱之間一般相差很大,陰性細(xì)胞與陽性細(xì)胞之間棒掠、強陽性與弱陽性之間有時可以相差幾十倍孵构、幾百倍,甚至幾千倍烟很,呈指數(shù)關(guān)系颈墅。所以,流式圖數(shù)軸上FSC值和SsC值以“一般數(shù)序形式”表示雾袱,而熒光通道值常以“對數(shù)形式”(logarithmic scale)表示恤筛,在識圖時需要注意數(shù)軸的表示形式。當(dāng)然芹橡,并不是所有的熒光通道值都以“對數(shù)形式”表示毒坛,當(dāng)熒光信號值相差不多時,也可以“一般數(shù)序形式”表示林说,如P染色檢測細(xì)胞內(nèi)DNA含量以及Hoechst33342染色分析和分選側(cè)群干細(xì)胞時煎殷,均以“一般數(shù)序形式”表示。

流式直方圖

流式直方圖形成的原理與統(tǒng)計學(xué)中的直方圖相似,是在統(tǒng)計學(xué)直方圖的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展而成的述么。流式直方圖的x軸表示一個通道的值,y軸表示細(xì)胞數(shù)量蝌数。

流式直方圖雖不是如此簡單愕掏,但是基本原理是相同的度秘。流式直方圖是在此統(tǒng)計直方圖的基礎(chǔ)上,使統(tǒng)計區(qū)間不斷地縮小饵撑,縮小到甚至可以認(rèn)為一個值就是一個統(tǒng)計區(qū)間剑梳,使統(tǒng)計的細(xì)胞數(shù)量不斷地增加,增加到以萬計滑潘,甚至以十萬計時垢乙,相鄰的小統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)的細(xì)胞數(shù)相差不多,這時的直方圖好像是由光滑的曲線所圍成的语卤。其實追逮,這只是直方圖統(tǒng)計的細(xì)胞數(shù)達到一定量時視覺上的一個假象,這個由光滑的曲線圍成的流式直方圖實際上是由無數(shù)個非常小的統(tǒng)計區(qū)間組成的為了方便理解粹舵,可以認(rèn)為x軸上的一個點就是一個統(tǒng)計區(qū)間钮孵,而曲線上該點對應(yīng)的y軸值就是x軸代表的通道的熒光信號值對應(yīng)的細(xì)胞數(shù)。這時眼滤,統(tǒng)計細(xì)胞群體比例時可以通過計算曲線下所圍的面積的比例來表示巴席。

綜上所述,流式直方圖本質(zhì)上就是統(tǒng)計直方圖诅需,是累積顯示細(xì)胞量非常大而統(tǒng)計區(qū)間又非常小的統(tǒng)計直方圖漾唉。

流式散點圖

流式直方圖只能表示一個通道的信息荧库,而流式散點圖能夠同時表示兩個通道的信息。流式散點圖也是采取坐標(biāo)軸的方式赵刑,x軸表示一個通道的值分衫,y軸表示另一個通道的值,圖中每一點代表一個細(xì)胞料睛,該點所對應(yīng)的橫坐標(biāo)值就是該點所代表細(xì)胞的x軸通道的值丐箩,所對應(yīng)的縱坐標(biāo)值就是該點所代表細(xì)胞的y軸通道的值。

與流式直方圖相比恤煞,流式散點圖能夠同時表示兩個通道的值屎勘,能夠更加直觀地表示細(xì)胞的信息,所以流式散點圖更加直觀和常用居扒。雖然概漱,兩張流式直方圖也可以表示兩個通道的信息,但是兩張流式直方圖不能表示細(xì)胞這兩個通道值之間的相互關(guān)系喜喂,如不能直觀地表示其中一個通道值低的細(xì)胞其另一個通道值是高還是低瓤摧,而在流式散點圖中卻可以非常直觀地發(fā)現(xiàn)細(xì)胞群體中這兩個通道值的相互高低關(guān)系,從而更易于細(xì)胞分群玉吁、分類照弥,以及確定比例關(guān)系等。

下圖所示的是某正常人外周血白細(xì)胞FSC-SSC散點圖进副。FSC代表細(xì)胞的大小这揣,SSC代表細(xì)胞的顆粒度,從圖中可以看出影斑,根據(jù)細(xì)胞的大小和顆粒度给赞,正常人外周血白細(xì)胞可以分為3群。進一步研究發(fā)現(xiàn):小細(xì)胞矫户、小顆粒度的紅色細(xì)胞群是淋巴細(xì)胞群片迅,T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞都位于此淋巴細(xì)胞群皆辽;中細(xì)胞柑蛇、中顆粒度的綠色細(xì)胞群是單核細(xì)胞群大細(xì)胞、大顆粒度的黃色細(xì)胞群是中性粒細(xì)胞群驱闷。

一般在流式分析過程中耻台,先利用FSC-SC物理圖根據(jù)細(xì)胞的大小和顆粒度將細(xì)胞進行分群,然后根據(jù)目標(biāo)細(xì)胞處于哪個群體遗嗽,再將該群體細(xì)胞設(shè)門(setgate)粘我,進一步分析該群體中的目標(biāo)細(xì)胞。

門(gate)是流式分析過程中一個較為重要的概念,流式分析時有時不希望所有的樣品細(xì)胞都顯示于流式圖中征字,而是希望只顯示感興趣的細(xì)胞都弹,排除其他非相關(guān)細(xì)胞的干擾,使顯示的信息更加直觀匙姜,更具有針對性畅厢。例如,分析CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞占CD4+T細(xì)胞的比例時氮昧,樣品細(xì)胞是小鼠脾臟單個核細(xì)胞框杜,此時可以根據(jù)CD4的表達情況,將CD4+T細(xì)胞設(shè)門顯示于一個新的流式圖中袖肥,則該流式圖只顯示所設(shè)門內(nèi)的細(xì)胞咪辱,即只顯示CD4+T細(xì)胞,其他無關(guān)細(xì)胞不會被顯示椎组。在相應(yīng)散點圖中x軸代表CD4信息油狂,軸代表CD25信息,這樣就可以非常直觀地計算出調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的比例寸癌。

下圖所示的是正常C57小鼠的脾臟淋巴細(xì)胞分群的流式散點圖专筷。

圖A是所有脾臟單個核細(xì)胞的FSC-SSC散點圖,設(shè)門淋巴細(xì)胞群顯示于圖B和圖D所示的散點圖中蒸苇。圖B所示的是脾臟淋巴細(xì)胞的CD3-CD19散點圖磷蛹,從圖中可以看出,脾臟淋巴細(xì)胞主要包括CD3+CD19-T淋巴細(xì)胞和CD3-CD19+B淋巴細(xì)胞兩群細(xì)胞溪烤,分別占總淋巴細(xì)胞的36.4%和58.3%味咳,牌臟中的B細(xì)胞要多于T細(xì)胞。圖C所示的是將圖B中的B細(xì)胞設(shè)門后顯示的CD19-CD5散點圖氛什,CD5+B1 B細(xì)胞占所有脾臟B細(xì)胞的7.5%莺葫,說明小鼠脾臟中的B細(xì)胞絕大多數(shù)是經(jīng)典的CD5-B2B細(xì)胞匪凉。圖D所示的是脾臟淋巴細(xì)胞的CD3-NK1.1散點圖枪眉,主要可以分為CD3+NK1.1-T細(xì)胞、CD3-NK1.1+NK細(xì)胞和CD3-NK1.1-B淋巴細(xì)胞再层,脾臟淋巴細(xì)胞中的NK細(xì)胞比例較低贸铜,只占3.5%。圖E所示的是將圖B中的T細(xì)胞設(shè)門后顯示的CD4-CD8散點圖聂受,從圖中可以看出蒿秦,CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞分別占55.6%和40.2%,脾臟中的T細(xì)胞以CD4+T細(xì)胞為主蛋济。圖F所示的是將圖E中的CD4+T細(xì)胞設(shè)門后顯示的CD4-CD25散點圖棍鳖,CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞占所有CD4T細(xì)胞的15.8%,說明在正常情況下牌臟中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的比例較低。

通過對以上流式散點圖的分析渡处,讓我們對正常小鼠牌臟淋巴細(xì)胞分群有了大致的了解镜悉。從這個實例也可以看出,流式散點圖比流式直方圖顯示更多的信息医瘫。


流式等高線圖

流式等高線圖與流式散點圖相似侣肄,一張流式等高線圖也能同時顯示兩個通道的信息,所不同的是醇份,它借助地理等高線圖的形式稼锅。地理等高線圖用封閉的環(huán)線代表海拔高度相同的地方,環(huán)線聚集越多僚纷,表示海拔高度變化越快矩距,環(huán)線的中央?yún)^(qū)域表示海拔最高或者最低的區(qū)域。流式等高線圖借助地理等高線圖表示細(xì)胞的密集程度怖竭,流式等高線圖的環(huán)線代表的是細(xì)胞密度相同的區(qū)域剩晴,所以,環(huán)線聚集越多的地方表示此區(qū)域細(xì)胞密度變化越快侵状,細(xì)胞最稀疏的地方還是用散點表示赞弥,環(huán)線的中央?yún)^(qū)域代表細(xì)胞聚集的中心。

流式等高線圖的意義和實際應(yīng)用與流式散點圖較為相似趣兄,可以看作是流式散點圖的一個變體绽左。相比之下,流式散點圖更為直觀艇潭,所以應(yīng)用也更為廣泛拼窥。當(dāng)然,流式等高線圖也有其自身的優(yōu)點蹋凝,它較能直觀地體現(xiàn)細(xì)胞群的集中點鲁纠,等密度環(huán)線的中央?yún)^(qū)域代表一個細(xì)胞群的集中點,一般代表一個細(xì)胞群鳍寂,所以在某些情況下改含,流式等高線圖比流式散點圖更能直觀地體現(xiàn)細(xì)胞的分群。

下圖顯示的是正常C57小鼠脾臟淋巴細(xì)胞分群的流式等高線圖迄汛。

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