新一代快速流式細(xì)胞儀Moxi GO II,助力單細(xì)胞測序
單細(xì)胞測序技術(shù)首次問世于2009年,十幾年來不斷完善和發(fā)展,尤其在近幾年出現(xiàn)爆發(fā)式突破和應(yīng)用普及。不同于傳統(tǒng)的多細(xì)胞層面,單細(xì)胞測序技術(shù)聚焦于單個細(xì)胞,是對單個細(xì)胞在基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀基因組及蛋白組等水平進(jìn)行測序分析的技術(shù),反映了細(xì)胞間的異質(zhì)性。此外,單細(xì)胞平臺一次性可以分離、分析幾千個單細(xì)胞,有助于分類或定義新的細(xì)胞類型。單細(xì)胞測序技術(shù)的發(fā)展和更新,為研究解析單個細(xì)胞的行為、機制、與機體的關(guān)系等提供了方向,為早期檢測、診斷疾病及疾病個體化治療提供指導(dǎo)。
與傳統(tǒng)測序相比,單細(xì)胞測序技術(shù)更為困難和復(fù)雜,存在樣本量小、RNA降解快、噪聲和批次效應(yīng)等問題,需要特殊的實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理和分析方法,每次實驗都會耗費大量的時間、費用以及無形的機會成本。因此單細(xì)胞測序平臺都非常強調(diào)樣品制備的重要性,包括精確測量細(xì)胞濃度、活率以及確定樣本組成等,這些參數(shù)決定了下游實驗的成敗。
Moxi GO II快速流式細(xì)胞儀
美國Orflo Technologies公司將行業(yè)公認(rèn)的細(xì)胞計數(shù)金標(biāo)準(zhǔn)——
庫爾特原理(Coulter Principle),與熒光流式檢測技術(shù)相結(jié)合,推出的新一代快速流式細(xì)胞儀——
Moxi GO II,提供超準(zhǔn)確的細(xì)胞計數(shù)、細(xì)胞活率檢測,以及超高分辨率的細(xì)胞粒徑測量,可用于評估樣本純度、準(zhǔn)確的細(xì)胞核計數(shù)和細(xì)胞表型分析,非常適用于單細(xì)胞測序中細(xì)胞樣本制備的質(zhì)控。
圖1. Mxoi GO II
何為庫爾特原理?
細(xì)胞/顆粒和緩沖液導(dǎo)電性不同,在恒定電流設(shè)計的電路中,懸浮在緩沖液中的顆粒/細(xì)胞隨緩沖液通過小孔管時,取代相同體積的緩沖液,從而導(dǎo)致小孔管內(nèi)外兩電極間電阻發(fā)生瞬時變化,產(chǎn)生電位脈沖。脈沖信號的大小和次數(shù)與顆粒的大小和數(shù)目成正比。
圖2. 庫爾特原理視頻查看,點擊圖片鏈接
庫爾特原理對顆粒個體進(jìn)行逐個三維測量,不但能準(zhǔn)確測量顆粒的粒徑分布,更能進(jìn)行粒子絕對數(shù)目和濃度的測量。由于檢測時不受激光衍射、散射因樣本顏色或濃度變化的影響,庫爾特原理所測粒徑大小更接近真實。
Moxi Go II的性能
采用庫爾特原理的Moxi GO II系統(tǒng)可對樣本中的細(xì)胞進(jìn)行逐個計數(shù)和體積測量,幾秒鐘內(nèi)計數(shù)多達(dá)40000個細(xì)胞,數(shù)據(jù)統(tǒng)計的準(zhǔn)確性和可靠性遠(yuǎn)高于成像類細(xì)胞計數(shù)儀(每次只檢測幾百個細(xì)胞)。此外,Moxi GO II還配備了488nm激光激發(fā)光源及兩個PMT熒光檢測通道,能夠進(jìn)行基于碘化丙啶(PI)熒光染料的細(xì)胞活率檢測,其檢測靈敏度、準(zhǔn)確度與流式細(xì)胞儀相當(dāng),遠(yuǎn)高于成像類細(xì)胞計數(shù)儀(如圖3所示)。Moxi GO II細(xì)胞計數(shù)和活率測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性,為單細(xì)胞測序中細(xì)胞樣本的質(zhì)控提供了可靠依據(jù)。
圖3. 不同檢測系統(tǒng)的計數(shù)和活率檢測CV值
成像類細(xì)胞計數(shù)儀基于2D圖像分析,通過軟件算法識別細(xì)胞邊界以確定細(xì)胞直徑,這種方法依賴成像效果,不確定因素多,易出現(xiàn)“誤判”,如將碎片識別為細(xì)胞等。Moxi GO II根據(jù)庫爾特原理,采用的是3D立體測量,獲得更為真實的細(xì)胞大小信息,提供高分辨率的細(xì)胞粒徑分布圖。如圖4所示,將5種不同大小的微珠(4.1μm,6μm,7.9μm,10.1μm,和 16μm)混樣,分別用Moxi GO II和成像類細(xì)胞計數(shù)儀檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn),Moxi GO II能夠很好的區(qū)分5個峰,而成像類設(shè)備只能區(qū)分兩個峰,前面的4個峰無法區(qū)分開來(圖4紅框內(nèi))。
圖4. Moxi GO II提供高分辨率直方圖 |
圖5. 健康和不健康樣本結(jié)果疊加比較 |
提高粒徑分辨率能為研究者提供細(xì)胞狀態(tài)的評判參考,保證單細(xì)胞測序?qū)嶒烅樌M(jìn)行。如圖5所示,研究者用Moxi GO II內(nèi)置的結(jié)果疊加比較功能,將“健康”Jurkat細(xì)胞(綠色曲線)與缺氧、室溫環(huán)境下處理的“不健康”Jurkat細(xì)胞(灰色曲線),進(jìn)行粒徑分布比較,發(fā)現(xiàn)二者粒徑分布差別較大。“不健康”細(xì)胞小顆粒(此實驗中4-9μm)數(shù)量明顯增加,總平均細(xì)胞粒徑減少(圖5 紅框內(nèi)),這些變化可能與細(xì)胞破碎有關(guān)。不健康的樣品含有細(xì)胞破碎產(chǎn)生的游離DNA/RNA,會干擾和影響測序結(jié)果,所以根據(jù)該粒徑信息可快速選擇符合要求的細(xì)胞樣品。
圖6. 聚集和非聚集樣本結(jié)果疊加比較
高分辨率的直方圖結(jié)果,也可用于評估細(xì)胞樣本的聚集程度,研究者可據(jù)此評估是否需要在后續(xù)操作之前對樣本進(jìn)行調(diào)整。單細(xì)胞測序技術(shù)要求樣本為單細(xì)胞懸液,以確保每個油滴中僅捕獲一個細(xì)胞。細(xì)胞聚集狀態(tài)會對下游實驗造成重要影響。如圖6所示,在Moxi GO II系統(tǒng)中,將聚集的HEK-293細(xì)胞結(jié)果直方圖(灰色曲線)與單分散的單細(xì)胞樣本結(jié)果直方圖(綠色曲線)疊加比較,發(fā)現(xiàn)灰色曲線不僅峰值分布的偏斜(長尾)的顯著增加,而且還顯示了模態(tài)峰值的增加,因為樣本主要由多峰(細(xì)胞簇)組成。
在單細(xì)胞測序技術(shù)樣本制備過程中,關(guān)鍵部分是將單個細(xì)胞包裹進(jìn)油包水的微液滴中。
圖7. PBMC純度,RBC污染 |
圖8. 磁珠純化 |
因此,當(dāng)研究人員研究特定類型細(xì)胞時,盡可能最大限度提高含有該類型細(xì)胞的液滴比例。Moxi GO II可通過粒徑和熒光測量來評估樣品純度,如圖7所示。圖中紅色直方圖是粒徑分布圖疊加。研究者可通過粒徑門控計算RBC“污染”程度(黃色箭頭所指為RBC峰),還可通過熒光標(biāo)記,進(jìn)行第二維度的純度檢測(黃色框內(nèi)是通過PE-CD45(HI30)抗體標(biāo)記的白細(xì)胞)。
單細(xì)胞測序技術(shù)常用磁珠來純化細(xì)胞。圖8展示了初始PBMC樣本(灰色曲線)與磁珠分離后的單核細(xì)胞(綠色曲線)粒徑直方圖比較,分離后,去掉了較小的淋巴細(xì)胞峰。Moxi GO II高分辨率粒徑測量為研究者帶了便利,可通過無標(biāo)記的粒徑分布來驗證樣品純度。
單細(xì)胞測序技術(shù)中,當(dāng)樣本為細(xì)胞核,需要對其進(jìn)行精確計數(shù)和測量。由于細(xì)胞核體積較。ㄖ睆酵ǔ4-9μm),成像類細(xì)胞計數(shù)儀難以提供可靠的結(jié)果。而Moxi GO II可分辨低至3μm的顆粒,對細(xì)胞核進(jìn)行快速可靠的計數(shù)。同時,還可通過PI染色,增加細(xì)胞核分辨率。如圖9所示,圖9a為完整PBMC細(xì)胞檢測結(jié)果(活率vs粒徑散點圖),圖9b為裂解后細(xì)胞核檢測結(jié)果,計數(shù)結(jié)果相同(1.23e5/ml)。分離的細(xì)胞核樣本粒徑減少,熒光信號增強,符合預(yù)期。
圖9. 細(xì)胞核計數(shù)
單細(xì)胞測序中,使用細(xì)胞表面免疫標(biāo)記進(jìn)行表型分析,即用于基因組分析之前簡單地確認(rèn)或鑒定細(xì)胞組成(例如,PBMC樣品中CD8陽性T細(xì)胞的百分比),也可以用于樣品純度檢測(例如,在T細(xì)胞分選或磁珠分離后使用CD3來確定T細(xì)胞純度)。Moxi GO II具有488nm激光器和兩個PMT,可同時檢測兩個熒光團(例如FITC和PE),進(jìn)行精確的計數(shù)和粒徑測量。如圖10所示,具有FITC抗人CD8(HIT8a,BioLegend)和PE抗人CD3(OKT3,BioLegend)的雙重標(biāo)記。使用Moxi GO II象限門控可輕松圈定陽性與陰性群體的熒光,使研究人員能夠區(qū)分細(xì)胞群體。對于分選后的純度檢測,第一PMT/通道(525/45nm)可用于純化細(xì)胞的獨特抗體標(biāo)記。第二通道646nm/LP可用于測量PI染色(活率)。通過這種設(shè)置,研究者一次測試,可獲得了多個質(zhì)控信息:表型純度、尺寸分布(例如聚類)、濃度和活力。
圖10. 細(xì)胞表型分析
總結(jié):
單細(xì)胞測序技術(shù)獨特復(fù)雜,成本昂貴,因此樣本處理制備就顯得尤為重要,是下游實驗成敗的基礎(chǔ)。Orflo的Moxi GO II系統(tǒng)非常適用于細(xì)胞樣本的全程監(jiān)測。 Moxi GO II采用
庫爾特原理進(jìn)行細(xì)胞計數(shù)和粒徑測量,同時采用488nm激光光源,結(jié)合兩個PMT通道,525/45nm通道和561nm/LP(或者646nm/LP,可根據(jù)需要更換),進(jìn)行細(xì)胞活率、細(xì)胞凋亡、轉(zhuǎn)染效率、活性氧簇、線粒體膜電位等
常規(guī)流式檢測。
PMT 通道 |
兼容染料(包括但不限于) |
525/45nm通道 |
Annexin V-FITC, Alexa Fluor? 488, BB515,GFP, Calcein等 |
561nm/LP通道 |
PE,PI,RFP等 |
646nm/LP通道 |
PI,7-AAD等 |
儀器設(shè)計
小巧輕便,無需預(yù)熱,開機即用,預(yù)設(shè)程序,觸屏操控,運行后10秒即可給出測試結(jié)果,使用后也無需清潔維護(hù)。Moxi GO II功能多樣,簡單易用,為廣大研究者提供了一個非常實用的檢測工具。通過Moxi GO II,無論是經(jīng)驗豐富的流式專家,還是初試身手的實驗小白,都可以輕松完成實驗。
美國Orflo Technologies公司是一家非常專業(yè)的細(xì)胞分析儀器研發(fā)和制造企業(yè),擁有多項專利技術(shù),產(chǎn)品以庫爾特原理的高精細(xì)胞計數(shù)儀和超快流式細(xì)胞儀為主。作為中國地區(qū)獨家代理,環(huán)亞生物科技有限公司全權(quán)負(fù)責(zé)Orflo Technologies產(chǎn)品在中國地區(qū)的推廣、銷售,為廣大用戶提供專業(yè)的技術(shù)咨詢和產(chǎn)品服務(wù)。
環(huán)亞生物,生命科學(xué)產(chǎn)品全國性代理商,不斷把國外頂級的創(chuàng)新產(chǎn)品引入中國。環(huán)亞生物具備完善的公司運營、產(chǎn)品管理、營銷、售前技術(shù)支持和售后維修體系。
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