手把手教学|流式细胞术如何检测细胞周期和凋亡

文摘   2024-12-16 07:02   广东  

一、细胞周期

细胞周期反映了细胞增殖速度。在这个过程中,细胞的DNA复制并加倍,在分裂结束时平均分配到两个子细胞中去。在细胞周期的不同时相,包括G1/G0期(2C DNA)、S期(介于2C~4C之间)和G2/M(4C DNA),DNA含量存在差异,用DNA染料(PI是最经典的)进行染色,染料的荧光强度与DNA含量成正比,从荧光强度的变化,可以判断细胞所处的细胞周期时相。结合每个周期时相的细胞数目,可以判断各时相细胞所占百分比,从而判断细胞周期状况。


1.材料 

肿瘤细胞系、15ml 管、EP管、吸头、移液器和400目滤网试剂乙醇、胰酶、1XPBS、细胞周期试剂盒。


2.实验步骤

①制备单细胞悬液:

1)使用长满细胞的10厘米培养皿。

2)收集上清至15毫升离心管中。

3)用1XPBS洗涤一次,再次收集至15毫升离心管中。

4)加入1毫升胰酶,静置4分钟,在显微镜下观察细胞消化情况。当细胞形态变为圆形时,加入胰酶至15毫升离心管中。 

5)轻轻拍打皿底,帮助细胞从表面脱落,形成单细胞悬液。

6)加入1XPBS将细胞收集至15毫升离心管中。

7)以1500 rpm离心5分钟,弃去上清液。


②周期染色:

1)加入500μL 1XPBS液,使1x106细胞悬浮于15ml离心管中。

2)缓慢加入冰冷的无水乙醇至2ml,最终浓度达到75%,并在4°C保存过夜。

3)以1500 rpm离心5分钟,弃去上清液。

4)加入1ml 1XPBS,悬浮细胞,再次离心洗涤1遍。

5)弃去上清液,加入300μL  PI/RNase染色液,混匀后在避光条件下室温染色15分钟。使用400目筛网过滤单细胞悬液。

6)上机检测

7)Modifit软件模拟检测结果


3.实验结果解读

上图是笔者自己做的流式周期实验

  • X轴(FL2-A PE-A)表示荧光强度,反映DNA含量。Y轴(Number)表示细胞数量。

  • G1峰(深红色区域):左侧的高峰,表示处于G1期的细胞,占总细胞的65.71%,对应的荧光强度为32.42。这是因为G0/G1期的细胞DNA含量较少(相对于G2/M期),因此荧光强度较低。 

  • G2峰:右侧的次高峰,表示处于G2期的细胞,占总细胞的4.96%,对应的荧光强度为62.51。G2/M期的细胞荧光强度最高,因为其DNA含量是G1期的两倍。

  • S期区域(斜纹蓝色区域):G1和G2峰之间的区域,表示正在进行DNA复制的细胞,占总细胞的29.33%。


二、细胞凋亡

在正常细胞中,磷脂酰丝氨酸(PS)只分布在细胞膜脂质双层的内侧,其外翻是细胞凋亡早期的一个关键信号,使得细胞表面发生分子组成的变化,从而被免疫系统识别和清除。AnnexinV是一种分子量为 35~36kD 的Ca2+依赖性磷脂结合蛋白,能够高亲和力地结合到PS上,其结合不依赖于细胞是否处于凋亡状态,因此它能够标记所有PS外翻的细胞,包括早期凋亡细胞。碘化丙啶(Propidium Iodide,PI)是一种荧光核酸染料,能够结合到DNA和RNA上。由于其分子较大,无法穿透活细胞的完整细胞膜,因此只能进入膜完整性受损的细胞,如凋亡中晚期和坏死细胞。

通过使用荧光标记的Annexin V(如Annexin V-FITC)与PI的联合染色,可以在流式细胞仪上同时检测PS的外翻和细胞膜的完整性,从而区分活细胞、早期凋亡细胞、中晚期凋亡细胞和坏死细胞。

 

1.材料 

肿瘤细胞系、FALCON 管、EP管、吸头、移液器和400目滤网,胰酶、1XPBS、凋亡试剂盒


2.实验步骤

①具体分组:

  • 对照组(未经过任何处理的正常细胞,作为实验的基线数据)

  • 实验组(根据实验设计,可能会有多个实验组,每个组都经过特定的处理,如药物处理、辐射、基因敲除等)

  • 单染组(分别使用Annexin V和PI单独染色,用于流式细胞仪的补偿调节和确定染色的特异性)

  • 未染色组(未进行任何染色的细胞,用于确定细胞的自发荧光水平)


②制备单细胞悬液:

与上述细胞周期收集单细胞悬液操作相同。


③凋亡检测的染色(FITC/PI双染试剂盒):

1)将细胞悬浮于500μL 1X Binding Buffer中,均匀分装4到个离心管中(每管1 X 106细胞),包括未染色管、FITC单阳管、PI单阳管,FITC_PI双阳管。在管子上进行标记,并放置于冰盒中。

2)在FITC单阳管,FITC_PI双阳管中分别加入5μl Annexin V-FITC。

3)在PI单阳管,FITC_PI双阳管中分别加入5μl PI后轻轻混匀。

4)在室温避光条件下孵育15分钟。

5)将所有实验管中加入200μl 1X Binding Buffer。

6)使用400目筛网过滤单细胞悬液。

7)上机检测。


4.实验结果解读

Annexin V-FITC单阳性细胞(Q3)为早期凋亡细胞。Annexin V-FITC和PI染色双阳性的细胞(Q2)为坏死细胞或者晚期凋亡。PI单染色阳性(Q1)为裸核细胞,即发生机械损伤的细胞。Annexin V-FITC和PI染色双阴性的细胞(Q4)为正常细胞。







本文作者是"欣欣子"同学,在获得授权后,实验老司机将本文发表于公众号。

文稿:欣欣子    

校对:煲仔饭

参考资料:

  • https://smallcollation.blogspot.com/2013/08/cell-cycle.html#gsc.tab=0

  • http://www.ny-bio.com/nd.jsp?id=926

  • http://www.uelandy.com/productDe_26.html

  • https://images.app.goo.gl/s8FbCWCN57aJ2ztt8




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