流式细胞术在实验教学中的探索与应用※

2015-01-05宋军营袁永张钟允闫敏刘文第张振强

中国中医药现代远程教育 2015年23期

关键词：研究生实验教学细胞

宋军营袁永张钟允闫敏刘文第张振强

（河南中医学院中医药免疫学实验室，郑州450046）

流式细胞术在实验教学中的探索与应用※

宋军营袁永张钟允闫敏刘文第张振强*

（河南中医学院中医药免疫学实验室，郑州450046）

根据目前医学院校实验教学的需要，开设了流式细胞术的实验技术课程，同时结合流式细胞术的理论基础，进行了流式细胞术的教学探索与应用o教学目的不仅是帮助学生了解流式细胞仪的基本结构、工作原理及其应用领域，同时也能够让学生掌握这一方便快捷、应用广泛的新技术，并能够利用流式细胞仪完成基本的检测工作o从而更好地帮助学生拓展科研思路，锻炼学生的实践动手能力，使流式细胞术能够更好地应用于实验教学和科学研究o

流式细胞术；实验教学；课程设计

流式细胞仪（Flow Cytometer，FCM)是集流体动力学、电子学、光学和计算机技术于一体的大型精密的现代生物医学检测设备，能够精确、快速地对细胞进行定量分析和分选［1］o从1930年开始设想到1968年Vanoil及Fulwyler等试制成功第一台流式细胞仪以来，经历了近40年的时间o在这期间，通过科学工作者们的不懈的努力，流式细胞技术得到了不断改进，提高了仪器的性能，拓宽了流式细胞仪的应用范围［2］o进入21世纪，流式细胞术作为一门生物医学检测技术已日臻完善，流式细胞仪对细胞测量速度之快，精度之高是任何传统仪器所无法比拟的，而且可以从一个细胞中同时检测多种参数，这种高速、多信息分析和分选的新仪器，为细胞生物学和生物医学研究提供了强有力的支持手段o流式细胞术是细胞生物学中的一种革命性的新技术，已成为现代最先进的定量分析细胞学技术，广泛用于生物医学基础和临床领域的研究工作及临床检验o它在人类的免疫学、细胞遗传学、生物化学、药物学、血液学、肿瘤学等学科都得到了广泛应用，并形成了诸如流式免疫学、流式肿瘤学、流式细胞遗传学、流式病理学、流式分子生物学等独特的新的学科分支［3］o

根据目前我校的科研需要，结合研究生的实验需要和兴趣特点，面向研究生开设了区别于传统医学实验课的流式细胞术理论和应用的讲解，目的是帮助学生了解流式细胞术的基本原理及其应用领域，最大程度调动学生的主动性和创造性，帮助学生拓展科研思路，提高学生的科研能力，最终让学生能够利用流式细胞仪完成基本的检测工作，使流式细胞术这一技术能够更广泛深入地服务于实验教学及科学研究［4］o

1 教学目标

通过本实验课程的教学，首先使学生了解流式细胞术的基本原理及其应用领域；其次，掌握流式细胞仪的基本操作方法，能够利用流式细胞术设计具体的实验方法o

知识目标：使学生了解流式细胞术的基本原理及其应用领域；了解流式细胞仪的功能和技术特点o

技能目标：使学生掌握流式细胞仪的基本操作方法，能够利用流式细胞术设计具体的实验方法o

2 教学对象

本课程教学对象是在校研究生，医学院校研究生不仅需要掌握本专业的的科学知识，同时需要了解生物领域中的最先进的技术手段；其次，研究生在指导教师的带领下，都有比较明确的科研课题，其中有相当一部分是细胞水平研究的课题，急需流式细胞术的配合；另外，研究生具有一定的实验基本功，接受能力强，实践的主动性强，这些优势都能够使学生更好更快地学习并掌握流式细胞术o

3 理论课程的设计

3.1 基础理论的概述为了让学生更好地掌握这门技术，必须使他们了解流式细胞术的基本原理o流式细胞仪主要包括四个组成部分:①液流系统(Fluidics system)；②光学系统(Optics system)，包括激光光源、滤光片等光学元件；③信号收集系统(Electronics system)，包括光电转换器和数据处理系统；④分选系统o流式细胞仪的检测对象一般为单细胞悬液，进行相应荧光标记后，细胞悬液在一定压力下进入流动室，样品在鞘液包裹下单行排列，依次通过流式细胞仪检测区域，并可以根据需要分离出特定的细胞群o

3.2 流式细胞术的应用在了解流式细胞仪基本原理的基础上为学生概括介绍流式细胞术的应用o流式细胞术虽然是一门新技术，但是在其发展过程中，它在现代科研领域中的应用越来越广泛，应用的领域也是日益扩展，几乎遍及生命科学的各领域中o但对大多数学生来说，该技术相对比较陌生，所以在授课过程中，我们采用了从零开始，并结合一些简单的流式分析实例，这样使学生不仅了解了流式细胞术的应用，还能够学习如何阅读流式细胞仪的报告o

在学生对流式细胞术应用有了整体认识以后，重点而详细地介绍目前科研领域的热门课题，结合我们在实际检测过程中积累的经验，以具体实验为例，从实验设计、样本处理、抗体选择、荧光搭配等各个方面加以详细介绍，使学生能够将这门课程能够真正迅速地应用到自己的科研上，尽量减少学生实验中的弯路，做到真正的学有所用，而不是枯燥的文字理论的学习o

4 流式细胞技术特点

和其他细胞分析仪器相比，流式细胞仪有以下突出的技术特征：①高速度：流式细胞仪的分析速度以每秒检测的细胞数来表示o流式细胞仪以高速度的数据处理电子系统信号，配合高效的液流控制系统，保证了流式细胞仪的高速检测能力o②高灵敏度：灵敏度一般以能检测到单个微球上最少标记荧光分子数目来表示o一个细胞上只要带100个荧光分子即可以检出和分选出来o③高精度：分辨率是衡量仪器测量精确度的指标，通常用变异系数(Coefficient of variation，CV)值来表示o用流式细胞仪检测某种细胞成分时，比用其他分析细胞学技术的CV值都要小得多，精度要高得多o④多参数：流式细胞仪分析细胞时，可以从一个细胞中同时获得多种信息o流式细胞仪采用的光源从开始的单一的激光器或紫外光器，至目前发展为采用2～3个激光器，或再加一个紫外光器，从而具有了同时分析多个参数的能力o⑤高纯度：流式细胞仪的重要功能之一就是能够分选出所需要的任何细胞o目前其分选细胞速度已达到6×105个，分选纯度为99.9%以上，分选回收率也达90%以上o

5 实验课程的设计

结合我校研究生科研情况，我们采用理论联系实际的办法，为学生设计了正常人外周血白细胞的分群和淋巴细胞群中T细胞、B细胞、NK细胞的检测分析o通过这些实验课程的学习，使学生熟悉并掌握流式细胞仪的数据获取方式、实验条件优化、数据处理分析方法，培养学生在科研工作中独立使用流式细胞仪的能力，加深对流式细胞术基本理论的理解o同时，也通过对不同实验检测结果的比较，使学生更加深入地理解在自己实验过程中应该注意的具体事项o以往的实验教学多以教师的讲解为主，学生只是被动地接受o为此，我们为学生提供了独立实验操作的机会，让学生在实际操作过程中，更加直接地理解流式细胞仪的工作原理o鼓励学生将流式细胞术引入自己的科研课题，进行实验探索和设计，调动学习兴趣，培养学生的创新和实践能力o通过流式细胞术实验课程的学习，使学生不仅掌握了流式细胞仪的简单操作，更重要的是让学生了解流式细胞术在实际科研工作中的应用，真正使流式细胞仪深入科研工作之中，服务科研［5］o

6 开设流式细胞术实验课程的意义

医学研究生的培养，不仅要使其掌握医学基本知识与临床技能，更要使其具备紧跟医学进展的能力，不断地更新自己的知识结构，完善自我o流式细胞检测技术已进入科研及临床工作的各个方面，贯穿于基础研究及临床检验等o但目前的研究生教育中，还没有系统地开展流式细胞检测技术的课程o研究生在科研及临床检验中对流式细胞术的检测原理、临床应用、数据分析处理等并不了解，这就限制了流式细胞术在科研及临床工作中的应用及普及，对提高临床检测及诊断的影响较大o研究生可以将流式细胞技术作为一种技术手段，通过对该技术的学习，可以了解涵盖医学检验的部分内容，掌握医学最新的知识内容和发展动态，对培养符合要求的复合型科研及临床工作人员具有重要意义o

[1]沈关心，周汝麟.现代免疫学实验技术[M].武汉：湖北科学技术出版社，2002，226-230.

[2]Alamo AL，Melnick SJ.Clinical applicatioN Of four and five-color flow cytometry lymphocyte subsET immuNOpheNOtyping[J].CytomETry，2000，42(6)：363-370.

[3]林波海，周宏伟，吴维，等.流式细胞仪功能开发[J].现代科学仪器，1998（4）: 21-22.

[4]宋平根，李素文.流式细胞术的原理和应用[M].北京：北京师范大学出版社，1992：1-88.

[5]李良荣.现代电子技术实验教学体系探索[J].实验室研究与探索，2010，29(12)：121-124.

SONG Junying， YVAN Yong， ZHANG Zhongyun， YAN Min， LIV Wendi， ZHANG Zhenqiang
(Laboratory of Medical Immunology， Henan Vniversity of Traditional Chinese Medicine， Zhengzhou 450046， China）

According to the needs of current medical college experimental teaching，the experiment technology of flow cytometry courses was conducted，and thE Teaching exploration and applicatioN Of flow cytometry were combined the basic theory of flow cytometry.The purpose of teaching is not only to help students understand the basic structure，working principle and its application field of flow cytometry，but also can makE The students master the convenient and widely used new technology，and be ablE To completE Testing work of the basic use of flow cytometry.Students were helped to develop research ideas，and their practical abilities were exercised.The flow cytometry can be applied to a better experiment teaching and scientific research.

flow cytometry;experimental teaching;curriculum design

1672-2779（2015）-23-0096-02