细胞分选,不仅仅是FACS和MACS

【字体: 时间:2022年07月28日 来源:生物通

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  一提到细胞分选,大家的脑海中可能马上涌现出MACS或FACS。其实,新型的分选技术也在不断涌现,并推动这项技术应用在更广泛的领域。

细胞分选(cell sorting)是根据细胞的某种特性,从混合细胞样本中挑选出特定细胞。一提到细胞分选,大家的脑海中可能马上涌现出MACS或FACS。其实,新型的分选技术也在不断涌现,并推动这项技术应用在更广泛的领域。

细胞分选火热增长

“细胞分选技术的应用呈爆炸式增长,在过去五年中大约翻了一番,”Akadeum公司的CEO Brandon H. McNaughton博士谈道。他认为科学界正处于一个独特的时刻,一方面是技术进步,另一方面是基于免疫系统进行研究、诊断甚至治疗疾病。

“重要的是,细胞分选技术已经能够获取特定的细胞类型,比如从组织或血液中直接提取出B细胞和T细胞。这对于多个应用而言都是至关重要的,比如研究基础生物学、生成抗体和开展单细胞测序等。”

NanoCellect公司的高级产品经理 Mandana Farhadi 对此表示赞同。她认为,免疫肿瘤学和细胞治疗等新兴研究领域对细胞分选的需求激增。“为了适应人们不断变化的需求,细胞分选仪必须不断发展,”她说。“例如,多组学方法的出现强调了样本制备的重要性。新上市的仪器就旨在打破传统分选方法的局限性,适应实验室中的新流程。”

Farhadi表示,科学界的终极目标是可靠地纯化出有活力的细胞亚群,从而实现针对性的研究或以此为基础进行开发,最终为多种疾病提供有效的治疗方法,包括罕见病、传染病、神经退行性疾病和癌症。

经典方法仍受欢迎

成熟的细胞分选技术,包括磁性细胞分选(MACS)和荧光活化细胞分选(FACS),仍然受到研究人员的青睐。赛默飞世尔科技公司的高级产品经理Angie Goldfain评论道,在传统的流式细胞分选过程中,细胞被荧光团标记的抗体染色,然后封装在液滴中,通过一个或多个激光器。

“传统的细胞分选技术根据检测到的信号对每个液滴充上正电荷或负电荷,然后将不同类型的细胞收集到试管或微孔板中,”她说。MACS则采用与磁珠结合的抗体对细胞标志物进行标记,之后通过磁性从溶液中分离出特定的细胞类型。

尽管这些方法被广泛使用,但它们仍然面临一些挑战。“传统的细胞分选仪在高压下运行,这可能导致细胞损伤,使得细胞在分选后功能丧失、活力下降或克隆生长减少,”Farhadi警告说。“尽管MACS不需要使用高压设备,但每次只能根据一个标志物进行选择,并且需要无数轮洗涤和离心,这意味着它不适合分选有多个标志物的细胞。”此外,这两种技术都难以有效分选含有大量细胞的样本,而这对细胞治疗等应用特别重要。

新兴技术陆续问世

近年来,人们也开发出一些技术,希望克服现有分选技术的局限性。与传统技术相比,这些新技术的好处是让分选变得更温和、更快速、更安全,以及能够检测每个样本的更多标志物。

浮力活化细胞分选(BACS™)

浮力活化细胞分选(又称为BACS)是一种利用低密度颗粒(微泡)进行细胞分离的方法。McNaughton解释说,BACS是一种非常温和的细胞分离方法,它采用细胞表面标志物的抗体对微泡进行功能化。

“一旦附着到目标细胞上,微泡就助其浮到表面,而其他细胞则会下沉,”他说。“BACS也可以用于负选择,让目标细胞下沉。无论是哪种情况,由于BACS依赖于浮力,因此对样本量没有限制,也不需要购买专门的设备。”《Cell Reports》上的一篇文章采用BACS来纯化小鼠B细胞,然后揭示了孤儿核受体NUR77在早期体液免疫反应中的作用。


BACS技术。微泡捕获样本中的目标细胞,然后漂浮在表面。(图片来自Akadeum)

基于微流控的细胞分选

NanoCellect的WOLF细胞分选仪则是采用无菌微流控芯片进行分选。Farhadi指出,它实现了无菌环境中的温和分选,而没有气溶胶产生或样本残留的风险,而且也不需要花时间进行日常维护。“WOLF细胞分选仪是一个适合广泛应用的平台,”她说。

据介绍,细胞分离后可用于基因组学研究,而不会担心剪切应力及相关的基因表达变化。它还适用于脆弱细胞(如iPSC)形成的细胞系。WOLF可以轻松放入生物安全柜中,因此特别适合传染病研究。WOLF细胞分选仪也是单细胞测序的完美搭档。实验证实,WOLF分选可以提高10x Genomics文库的丰度和信噪比。

光谱细胞分选

光谱细胞分选的基本原理与传统细胞分选相同,但检测荧光信号的方式不同。光谱流式细胞术使用光谱解析而不是传统补偿模式来分析不同荧光染料发出的信号。由于光谱解析技术可以对每个荧光染料的全光谱信号进行分析,所以在同一实验中可使用有相似信号的荧光染料,从而增加同时检测的荧光通道数量。

据Goldfain介绍,Invitrogen Bigfoot全光谱细胞分选仪可配置高达9个激光器和60个检测器。它既可以选择传统补偿模式进行数据分析,也可以切换成全光谱分析模式,以便进行更精细的细胞亚群鉴定。整合式生物安全柜和气溶胶管理系统有助于保护操作人员和样本。多路分选和微孔板分选功能使得Bigfoot比传统细胞分选仪快十倍。

如今,细胞分选实验有了很多新的选择。无论您选择何种应用,相信总有一种细胞分选技术能够满足您的需求。

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