►►► 应用热点:生物医学的"染色体侦探"
在癌症演化、干细胞治疗和基因编辑研究中,非整倍体细胞即染色体数目异常的细胞的存在可能引发重大风险——它们可能导致胚胎发育异常、肿瘤耐药性增强或细胞治疗失效。传统检测手段如核型分析耗时长达2周,且无法活体分选,如何快速精准地"揪出"这些隐患细胞?流式细胞分选技术正成为科学家的"染色体侦探",以单细胞分辨率实现活细胞的DNA含量分析及高效分选。
图一 多种机制导致相同的倍性和核数结果
有核分裂缺失或不完全的周期都能产生增大的核大小和倍性。具有完全核分裂但不完全胞质分裂的周期,以及细胞-细胞融合,增加细胞核的数量。
►►► 技术突破:流式分选的三大核心优势
1. 活细胞无损分析
传统核型分析需细胞固定染色,而流式细胞术通过Hoechst 33342活细胞染料,可在保持细胞活性的同时完成DNA倍性检测,分选后的细胞可直接用于胚胎注射或移植实验。
图二 Hoechst 33342染色检测细胞凋亡
2. 高通量精准分选
单台设备每小时可完成百万级细胞分析,精准区分单倍体(1n)、二倍体(2n)及异常倍体细胞,分选纯度>95%。尤其适用于类精子干细胞等易自发二倍体化的脆弱细胞体系。
图三 SE420高维流式分选仪对巨核多倍体细胞分选
3. 多维度联合分析
同时检测细胞周期(G0/G1/S/G2-M期)、凋亡状态及特定表面标志物,为干细胞质量评估提供全景数据支持。例如间充质干细胞治疗前需同时满足:
1. 非整倍体比例<0.1%
2. S期细胞占比15-30%
3. CD90+/CD105+纯度>90%
图四 通过流式细胞术分析非小细胞肺癌样本的DNA含量(倍体)分析。(a)二倍体肿瘤的DNA直方图。注意单个G0/G1种群。(b)非整倍体肿瘤的DNA直方图。观察在第一个G0/G1峰的右侧出现一个单独的第二个G0/G1群。
►►► 实战案例:两大关键应用场景
1. 类精子干细胞(AG-haESCs)纯化
在构建"半克隆"动物模型时,荧光激化细胞分选术(FACS)通过355nm激光激发Hoechst染料,可快速分选出单倍体细胞,将培养体系中的单倍体比例从初始的23%提升至98%,有效维持基因编辑效率。
图五 利用显微操作结合流式细胞分选富集的方法成功建立了精子来源的小鼠单倍体胚胎干细胞 (androgenetichaploid embryonic stem cells, AG-haESCs)。
2. 细胞凋亡和活性氧(ROS)水平分析
采用流式细胞术(FCM)进行多参数同步分析,以阐明氧化应激与细胞死亡进程的动态关联。 实验中,利用DCFH-DA探针的荧光强度实时监测细胞内活性氧(ROS)水平,作为氧化应激程度的定量指标。同时,结合 Hoechst 33342 染色检测亚 G1 期细胞群体(代表 DNA 碎片化),并分析细胞周期分布,从而定量评估细胞凋亡比例及细胞周期阻滞状态。此方法实现了单样本单次流式检测内对ROS水平、凋亡比例及细胞周期进程的高通量同步量化。该策略适用于药物毒性评估、环境应激研究等领域,旨在解析ROS爆发峰值的时序动态及其在驱动细胞凋亡级联反应中的潜在因果关系。并直接绘制氧化应激诱导凋亡的动态图谱。
Hoechst 33342(蓝光,355/461 nm)与DCF(绿光,488/525 nm)是独立检测通道,无需复杂补偿,降低数据分析难度。
图六 HSYA对MSCs细胞凋亡水平及ROS生成的影响。(A) H/SD处理48 h后,荧光染色法检测细胞凋亡情况(比例尺,50µm)。(B) 6、12、24和48 h后MSC凋亡水平的定量。(C) H /SD处理48 h后通过荧光染色测定ROS的积累(比例尺,50µm),(D) H /SD处理6 ~ 48 h后流式细胞分析相对于正常对照组的DCF荧光强度。(E)利用Hoechst 33342染料对作用6、12、24和48 h后对线粒体的ROS水平定量。
国产利器:SE420高维流式细胞分选仪

针对非整倍体研究痛点,纬冉科技自主研发的SE420流式细胞分选仪实现三大创新:
1. 超灵敏DNA检测 –可配置355nm紫外激光器,分辨率较常规设备提升40%。设备最高达5激光器、3路散射光和19个荧光通道。
2. 无菌分选系统 - 内置紫外消毒模块,支持生物安全柜内操作,满足GMP级细胞生产。
3. 多规格喷嘴:4种孔径(70、85、100、130μm)适配MSCs、免疫细胞、神经元、卵母细胞等脆弱类型。
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上海纬冉科技有限公司
上海纬冉科技有限公司主要从事生物仪器、医药设备,以及相关器械的研发、生产、销售和技术服务。纬冉科技以“用科技提升生命质量”为使命,坚持自主研发核心技术,为生命科学、医疗医药等领域的客户提供个性化的体外诊断、样本检测等设备解决方案。