流式細(xì)胞術(shù)不會用？6 大領(lǐng)域一文理清
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發(fā)表時(shí)間：2025-08-14
導(dǎo)語
流式細(xì)胞術(shù)（FCM）——作為跨越一整個(gè)世紀(jì)，經(jīng)過一代又一代科學(xué)家們不懈奮斗和努力下的結(jié)晶，現(xiàn)如今已經(jīng)成為探索生物細(xì)胞奧秘的關(guān)鍵技術(shù)。FCM 是在細(xì)胞流動的狀態(tài)下，快速檢測細(xì)胞或顆粒物的熒光信號，從而判斷細(xì)胞的屬性及分化程度，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的定量分析和分選的技術(shù)。
由于 FCM 具有速度快、敏感性高、準(zhǔn)確性好、采集數(shù)據(jù)量大、分析全面、方法靈活等優(yōu)點(diǎn)，在免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)等不同研究領(lǐng)域和臨床診療中起著至關(guān)重要的作用。在這場歷史長河中，諸多領(lǐng)域的科學(xué)家們共同見證了 FCM 從「無」到「有」的輝煌歷程。
那么，F(xiàn)CM 在感染性疾病、健康管理、自身免疫性疾病、血液疾病、腫瘤疾病、原發(fā)性免疫缺陷疾病等 6 大領(lǐng)域中如何應(yīng)用？讓我們?yōu)榇蠹乙灰唤议_它的神秘面紗。
一、披荊斬棘的「前世」——第一臺熒光細(xì)胞檢測儀的誕生
1934 年，Moldaven 是世界上最早提出使細(xì)胞檢測自動化的人，他試圖用光電儀記錄流過 1 根毛細(xì)管的細(xì)胞數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了從靜止細(xì)胞到流動細(xì)胞的微觀計(jì)數(shù)[1]。隨后，流式細(xì)胞術(shù)在 1936 年至 1950 年間，經(jīng)歷了一段艱難的發(fā)展史（圖 1）。
1953 年，Parker 和 Hutcheon 研究出一種全血細(xì)胞計(jì)數(shù)器裝置，成為流式細(xì)胞儀的雛形[2]。
1969 年，在 Van Dilla Fulwyler 及其同事們的不懈努力下， 第一臺熒光檢測細(xì)胞計(jì)數(shù)器問世。在科學(xué)家們的不斷試驗(yàn)與改進(jìn)下，開創(chuàng)了細(xì)胞免疫熒光染色和檢測技術(shù)的新紀(jì)元。
1973 年，BD 公司與美國斯坦福大學(xué)合作，研制并生產(chǎn)了世界第一臺商用流式細(xì)胞儀 FACS I。自此，F(xiàn)CM 進(jìn)入飛速發(fā)展的新時(shí)代。
圖 1 流式細(xì)胞術(shù)的發(fā)展史
二、蓬勃發(fā)展的「今生」——從人工手動到智能自動的華麗蛻變
自 20 世紀(jì) 80 年代以來，F(xiàn)CM 得到了迅速的發(fā)展。它從一個(gè)只有 Fulwyler, M. J. 等幾名專家發(fā)展和使用的技術(shù)平臺轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)通用的實(shí)驗(yàn)室工具和臨床診斷系統(tǒng)。近 20 年來，F(xiàn)CM 逐步完成從人工手動到全自動化流水線的蛻變，成長為一項(xiàng)為患者不斷謀求福祉的強(qiáng)大技術(shù)。
目前，F(xiàn)CM 已逐漸朝著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，同一樣本即使在不同實(shí)驗(yàn)室、不同操作人員、不同儀器上檢測結(jié)果也能保持完全一致，大大地為患者節(jié)省了重復(fù)檢測的時(shí)間和費(fèi)用。
此外，為了提高整體疾病的診療水平，F(xiàn)CM 朝著方案互聯(lián)的方向發(fā)展，不同儀器間的方案可以直接復(fù)制，讓走在前沿的診療方案快速推廣到各級醫(yī)院，為加快區(qū)域醫(yī)療中心建設(shè)以及醫(yī)聯(lián)體 / 醫(yī)共體的建立做出了巨大的貢獻(xiàn)！
三、立足當(dāng)下，展望未來——FCM 在六大領(lǐng)域中的應(yīng)用
（一）FCM 在感染性疾病中的應(yīng)用
1. 利用 FCM 檢測中性粒細(xì)胞表面的 CD64（nCD64）水平的意義
1）nCD64 可作為細(xì)菌感染的早期診斷指標(biāo)：當(dāng)機(jī)體受到感染時(shí)，nCD64 可在感染發(fā)生的 3～6 h 大量表達(dá)，發(fā)揮抗感染作用（圖 2）。nCD64 在診斷細(xì)菌感染方面具有較高的敏感性和特異性，遠(yuǎn)優(yōu)于 CRP 和 WBC 計(jì)數(shù)[3]。
(2）nCD64 指數(shù)有助于結(jié)核病的診斷和預(yù)后（圖 3）：一項(xiàng)納入 189 例活動性結(jié)核患者的研究顯示，nCD64 指數(shù)診斷結(jié)核性腦膜炎（TBM）的敏感性和特異性分別為 53.85% 和 100%。且 nCD64 指數(shù)可隨著患者病情的改善出現(xiàn)下降，并在治療后 4 周顯著下降[4]。
2. FCM 檢測單核細(xì)胞人類白細(xì)胞抗原-DR（mHLA-DR）有助于膿毒癥的診斷及預(yù)后評估
與健康人群相比，膿毒癥患者外周 mHLA-DR 顯著降低，膿毒癥第 3～4 日后患者 mHLA-DR 的快速恢復(fù)提示患者具有良好的臨床預(yù)后。反之，mHLA-DR 持續(xù)降低往往與不良臨床結(jié)局相關(guān)，如死亡、繼發(fā)性感染等[5]。
3. FCM 在新冠感染中的應(yīng)用
中國人民解放軍總醫(yī)院王福生院士團(tuán)隊(duì)發(fā)布在《柳葉刀呼吸醫(yī)學(xué)》[6]上的全世界首例新冠病毒感染病理解剖報(bào)告中揭示，患者外周血 CD4+ 和 CD8+ T 細(xì)胞數(shù)量大幅減少，但其狀態(tài)卻表現(xiàn)為過度激活。
淋巴細(xì)胞減少是新冠感染患者的共同特征（圖 4），并可能是與疾病嚴(yán)重程度和死亡率相關(guān)的重要因素。利用 FCM 進(jìn)行外周血淋巴細(xì)胞亞群（TBNK）檢測，在新冠感染早期及時(shí)動態(tài)監(jiān)測患者免疫功能變化、判斷病情發(fā)展，可以為疾病的轉(zhuǎn)歸和治療提供指導(dǎo)作用。
（二）FCM 在健康管理中的作用
華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院檢驗(yàn)科副主任汪峰教授曾指出：「免疫力檢測聯(lián)合常規(guī)檢查能夠更精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)亞健康狀態(tài)，提示疾病風(fēng)險(xiǎn)」。TBNK 分析正是進(jìn)行免疫力檢測的重要手段，利用 FCM 進(jìn)行 TBNK 計(jì)數(shù)分析，對機(jī)體的免疫狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)評估，篩查免疫力低下的高風(fēng)險(xiǎn)人群，做到疾病的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療。
新冠病毒可破壞人體免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致淋巴細(xì)胞的直接損傷、分化障礙、誘導(dǎo)凋亡等。中華醫(yī)學(xué)會健康管理學(xué)分會 2023 年《新型冠狀病毒感染康復(fù)期人群健康體檢特殊項(xiàng)目的專家共識》[8]提出：針對「陽康」后 3 個(gè)月內(nèi)的人群，建議進(jìn)行 TBNK 分析，從而評估機(jī)體免疫功能的恢復(fù)狀況，發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)后及時(shí)采取措施。
（三）FCM 在自身免疫性疾病中的應(yīng)用
自身免疫性疾病的疾病活動主要與漿母細(xì)胞及短壽漿細(xì)胞分泌的抗體有關(guān)。應(yīng)用 FCM 對患者外周血中漿細(xì)胞及細(xì)胞表面免疫標(biāo)志進(jìn)行分析，對疾病的診斷、預(yù)后判斷和治療監(jiān)測都有一定的意義。
1. 外周血漿母細(xì)胞水平與系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）疾病活動度的變化呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，是判斷 SLE 疾病活動度、預(yù)測復(fù)發(fā)的敏感指標(biāo)。
2. 預(yù)測、評估 B 細(xì)胞靶向藥物療效，預(yù)防疾病復(fù)發(fā)：應(yīng)用利妥昔單抗治療 6 個(gè)月后，檢測漿母細(xì)胞水平 > 0.0008 × 109/L 的患者，在接下來的 26 周和 52 周內(nèi)的復(fù)發(fā)率分別為 90% 和 100%（圖 5）。因此，監(jiān)測漿母細(xì)胞水平，可為疾病復(fù)發(fā)預(yù)警[9]。
圖 5 在 6 個(gè)月時(shí)檢測到血漿母細(xì)胞 > 0.0008 × 109/L，預(yù)示著更早的復(fù)發(fā)
（四）FCM 在血液疾病中的應(yīng)用
FCM 通過對外周血細(xì)胞或骨髓細(xì)胞表面抗原和 DNA 的檢測分析，在各種血液病的診斷、預(yù)后判斷和治療中具有舉足輕重的地位。
1. 血液病免疫分型：2017 年《流式細(xì)胞學(xué)在非霍奇金淋巴瘤診斷中的應(yīng)用專家共識》[10]指出，利用 FCM 對淋巴瘤進(jìn)行免疫表型分析，可以實(shí)現(xiàn)白血病的診斷和治療。其中，有些淋巴瘤可以用 FCM 明確診斷，主要包括急 / 慢性淋巴細(xì)胞白血病、毛細(xì)胞白血病、漿細(xì)胞腫瘤、T 大顆粒淋巴細(xì)胞白血病等。
2. 微小殘留病變（MRD）監(jiān)測：用多參數(shù)流式細(xì)胞術(shù)（MP-FCM）進(jìn)行惡性血液病 MRD 監(jiān)測，具有敏感性高、特異性好、適用范圍廣等優(yōu)勢（圖 6）。2017 年《多參數(shù)流式細(xì)胞術(shù)檢測急性白血病及漿細(xì)胞腫瘤微小殘留病中國專家共識》表示，目前已成為惡性血液病臨床療效觀察和預(yù)后分層的重要依據(jù)[11]。
3. FCM 對其他種類血液病的診斷和治療監(jiān)測：如陣發(fā)性睡眠性血紅蛋白尿。FCM 采用熒光標(biāo)記的單克隆抗體對血細(xì)胞 CD59 的表達(dá)做定量分析，輔助臨床做出診斷并判斷疾病的嚴(yán)重程度。
（五）FCM 在腫瘤診斷中的應(yīng)用
TBNK 分析在調(diào)節(jié)免疫和特異性殺傷腫瘤細(xì)胞方面起著至關(guān)重要的作用。利用 FCM 進(jìn)行 TBNK 分析，可精準(zhǔn)評估腫瘤患者的免疫狀態(tài)，有助于早期診斷惡性腫瘤，進(jìn)而為患者后續(xù)的治療提供指導(dǎo)和依據(jù)[12]，主要包括：
1. TBNK 監(jiān)測可反映腫瘤患者免疫狀態(tài)：有研究顯示，非小細(xì)胞肺癌患者的淋巴細(xì)胞增殖能力明顯受損，各亞群細(xì)胞數(shù)量絕對減少，且 CD4+ T 淋巴細(xì)胞減少的患者總生存期低于 CD4+ T 淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù) > 500/uL 的患者（圖 7）[13,14]。
2. T 細(xì)胞精細(xì)分型可在早期預(yù)測腫瘤發(fā)生：研究表明，CD4+ T 細(xì)胞計(jì)數(shù)和 CD8+ HLA-DR/CD8+ 和 CD8+ CD38+/CD8+ T 細(xì)胞百分比與腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，是預(yù)測腫瘤進(jìn)展的潛在生物標(biāo)志物（圖 8）[15]。
（六）FCM 在原發(fā)性免疫缺陷病中的應(yīng)用
原發(fā)性免疫缺陷病（PID）是遺傳因素或先天性免疫系統(tǒng)發(fā)育不良造成免疫功能障礙而引起的疾病，多在兒童階段發(fā)病。通過 FCM 開展免疫功能評估，在重點(diǎn)人群中早期發(fā)現(xiàn)和治療 PID 患者，可顯著提高患者的存活率，減少致殘率和臨床不良事件，提高患者生命質(zhì)量。
1. 用 FCM 檢測 PID 相關(guān)蛋白及功能：某些 PID 可通過 FCM 檢測特定蛋白及其功能，快速篩選或確診，如 X 連鎖無丙種球蛋白血癥（XLA）、X 連鎖高 IgM 綜合征（XHIM）等[16]。
2. 對新生兒重癥聯(lián)合免疫缺陷病（SCID）進(jìn)行篩查：目前已發(fā)現(xiàn)的 10 余種 SCID 致病基因共同特征為功能性 T 細(xì)胞完全缺如或顯著減少。因此，定量分析 T 細(xì)胞受體剪切環(huán)（TREC）進(jìn)行初篩后，陽性和可疑患者可利用 FCM 進(jìn)行淋巴細(xì)胞亞群數(shù)量檢測，以便進(jìn)一步確診和排除疑似病例。
3. FCM 評估接種疫苗前兒童的免疫功能：由于免疫系統(tǒng)缺陷，PID 患者接種部分減毒活疫苗后無法激活免疫防護(hù)，反而導(dǎo)致嚴(yán)重不良反應(yīng)甚至死亡[17]。在免疫接種過程中，利用 FCM 對接種兒童的免疫功能進(jìn)行判斷和評估，可有效避免接種不適疫苗造成的感染和死亡。
小結(jié)
經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展之路，集多個(gè)學(xué)科的知識與智慧于一身的 FCM，具有快速、靈敏及能同時(shí)進(jìn)行多參數(shù)分析等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中必不可少的監(jiān)測技術(shù)手段。FCM 的應(yīng)用涵蓋基礎(chǔ)研究到臨床實(shí)踐中的各個(gè)方面，可對不同學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展起到重要作用。同時(shí)，可參與感染、健康管理、風(fēng)濕、血液、腫瘤、兒科等多個(gè)學(xué)科的疾病診斷、微小殘留病變監(jiān)測和預(yù)后評估，為臨床診療提供極大的幫助和便利。
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主營項(xiàng)目
1. 動物實(shí)驗(yàn)
動物飼養(yǎng)、疾病造模、行為學(xué)檢測、心功能、無創(chuàng)血壓、血常規(guī)、全自動生化檢測等
2. 細(xì)胞實(shí)驗(yàn)
CCK8/MTT、原代細(xì)胞分離、流式細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞劃痕、侵襲、遷移、EDU染色、轉(zhuǎn)染、穩(wěn)定株
3. 分子生物學(xué)
PCR檢測、熒光定量PCR、絕對定量PCR、端粒酶長度、pull down、雙熒光素酶、SSR、SNP檢測等
4. 蛋白實(shí)驗(yàn)
WB、Co-IP、酵母雙雜
5. 病理實(shí)驗(yàn)
HE染色、免疫組學(xué)、電鏡
6. 生理生化實(shí)驗(yàn)
肝腎功能、抗氧化、免疫反應(yīng)等生理免疫指標(biāo);動植物營養(yǎng)指標(biāo)、微量元素、重金屬、酶活等。
7. 多組學(xué)實(shí)驗(yàn)
基因組、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、蛋白組、代謝組、微生物多樣性、宏基因組、生信分析
8. 整體課題實(shí)驗(yàn)
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