流式細胞學的發展,重要的促進力量是抗體,其次就是與儀器檢測能力配套的熒光染料。
現有的流式熒光染料可分為以下11大類:
1、有機小分子
提起有機小分子,大多數人肯定一頭霧水,但是如果我舉出幾個例子,肯定恍然大悟。
FITC(分子量389 Da)、Alexa Fluor 488(FITC類似物,分子量643 Da)、Texas Red(TxRed,分子量625 Da)、Alexa Fluor 647(分子量1155 Da) 、Pacific Blue(分子量242 Da)和Cy5(分子量762 Da)。是不是基本上都用到過?
這些有機小分子具有一致的發射光譜和較小的斯托克斯位移(激發波長和發射波長之間的差,大約為50-100 nm),光穩定好,容易與抗體偶聯,所以應用豐富。
值得一提的是Alexa Fluor染料光穩定性較FITC更好,所以如果要做成像的話,可選擇它們。
2、藻膽蛋白
藻膽蛋白(Phycobiliproteins)是從藍藻、鞭毛藻等藻類中提取的大蛋白分子,例如藻紅蛋白(PE)的分子量為240,000 Da。這些蛋白質具有較大的斯托克斯位移(75-200 nm),并且具有穩定的發射光譜。由于藻膽蛋白較大,因此它們在結合過程中通常具有1:1的蛋白質與熒光染料比率,因此對于定量流式細胞術非常有用。
但是,藻膽蛋白易受光致漂白,因此不建議長時間或反復暴露于激發光源中。
藻膽蛋白家族中,除了藻紅蛋白(PE)外,還有別藻藍蛋白(APC)和苦瓜素葉綠素蛋白(PerCP)。
3、量子點
量子點(Qdots)是半導體納米晶體,具有與納米晶體尺寸密切相關的熒光發射光譜。它們適合被紫外或紫光激發,但也容易被其它激光少量激發,因此,在多參數實驗中使用Qdots時,其它波長激光器的這種微小激發,卻會使熒光補償變得復雜。
4、高分子染料
高分子(聚合物)染料由收集光信號的聚合物鏈組成,可以根據聚合物鏈的長度和連接的分子亞基,“調節”吸收和發射特定波長的光。這些染料非常穩定,并且與藻膽蛋白具有相似的量子效率,光穩定性大大提高。
5、串聯染料
串聯染料將藻膽蛋白(PE,APC,PerCP)或高分子染料(BV421,BUV395)與有機小分子熒光染料(Cy3,Cy5,Cy7)化學偶聯,利用熒光能量轉移(FRET),形成單激光激發更多波長的發射光。
例如,Texas Red的激發為589 nm,而PE的發射為585 nm,因此通過將PE與Texas Red耦合,PE的發射光通過FRET激發Texas Red,從而使PE-TxRed可用488 nm或532 nm的激光器激發。
6、重金屬離子
重金屬離子嚴格說起來不算熒光素,但是我們也在此一起提一下。
7、熒光蛋白
熒光蛋白經常用作基因表達的報告系統。常用的是來自維多利亞水母(Aequorea victoria)的綠色熒光蛋白(GFP)。由此衍生出CFP和YFP。
紅色熒光蛋白(DsRed)來自蘑菇海葵Discosoma,從DsRed衍生出下一代單體熒光蛋白(mCherry,mBanana),并具有更寬的激發和發射光譜。
隨著基因克隆技術的成熟,目前熒光蛋白已有數百種,其激發和發射光譜范圍從紫外線到近紅外。
8、核酸染料
核酸染料結合DNA、RNA或兩者均結合。它們可用于定量DNA進行細胞周期分析(如PI,7-AAD,DyeCycle Violet,DAPI),分選染色體(如Hoescht 33342, Chromomycin A3),利用側群分析對干細胞進行分選(如Hoescht 33342),。
將核酸染料與另一種標記物(例如熒光染料偶聯的抗溴脫氧尿苷(BrdU))結合使用,能確定增殖水平。
9、細胞增殖染料
用BrdU(溴脫氧尿嘧啶核苷)孵育細胞,使其摻入細胞DNA合成過程,然后用針對BrdU的抗體和DNA染料染色,便可測量細胞增殖。但是,此方法不適合長期增殖研究。
10、細胞染料
細胞活力可以通過排除性染料(如碘化丙啶、DAPI)確定,也可通過染料與細胞內胺類物質的結合檢測。
排除性染料不能固定,僅適用于無感染性且需立即分析的細胞。
11、鈣指示劑染料
鈣指示劑染料與鈣結合后會發生色移,可用于指示細胞激活和信號傳導。
常用的染料仍然是indo-1,即紫外雙相鈣探針。另外還有fluo-3的Blue-green calcium probes。
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