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應(yīng)用精要 | OMIP-100:14色方案分析人中性粒細(xì)胞亞群


實(shí)驗(yàn)背景

中性粒細(xì)胞是先天免疫的核心效應(yīng)細(xì)胞,通過吞噬作用、活性氧釋放及胞外陷阱(NETs)形成清除病原體。新研究突破傳統(tǒng)中性粒細(xì)胞壽命短暫的觀點(diǎn),揭示其具有長(zhǎng)期存活能力、轉(zhuǎn)錄可塑性及免疫調(diào)節(jié)功能,并在膿毒癥、癌癥等疾病中呈現(xiàn)特異性活化標(biāo)志物。然而,系統(tǒng)性檢測(cè)方法的缺乏限制了中性粒細(xì)胞亞群的功能解析及臨床應(yīng)用。為此,本研究設(shè)計(jì)了一款14色多色流式檢測(cè)體系(OMIP-100),整合13種抗體,覆蓋細(xì)胞發(fā)生(如Olfactomedin 4)、成熟/活化(CD10)、遷移及免疫調(diào)節(jié)相關(guān)標(biāo)志物(CD177等),通過優(yōu)化熒光團(tuán)分配(FITC/AF488、PE、APC)實(shí)現(xiàn)核心亞群穩(wěn)定鑒定的同時(shí)保留標(biāo)志物可替換性,支持新抗原或功能底物的靈活拓展。該方案適用于全血、唾液及體外遷移模型等多種樣本類型,動(dòng)態(tài)評(píng)估健康與疾病狀態(tài)下中性粒細(xì)胞的可塑性,為解析其病理生理機(jī)制及臨床轉(zhuǎn)化提供標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)平臺(tái)。


流式方案


?
實(shí)驗(yàn)樣本:

人外周血體外純化血中性粒細(xì)胞

?

檢測(cè)指標(biāo)及熒光素:


Antigen

Fluorochrome

Clone

Purpose

CD16

BUV395

3G8

Phagocytosis capacity,GRIM,immunosuppressive

CD54

BUV496

HA58

Reverse transmigration

CD11b

BUV737

ICRF44

Migration

CD184

BV421

12G5

Ontogeny

CD49d

BV480

9F10

Immune modulation

CD63

BV650

H5C6

Primary granule release,GRIM subset

CD15

BV786

W6D3

Lineage

OLFM-4

AF488

12

Peripheral blood subset

CD10

PE

HI10a

Ontogeny

CD66b

PE/Fire

640

6/40c Lineage,secondary granule release

CD62L

PE/Cy7

DREG-56

Migration,immune modulation

CD177

APC

MEM-166

Peripheral blood subset

CD45

R718

HI30

Lineage

Live/dead

FVS780

-

Live/dead discrimination


流式實(shí)驗(yàn)結(jié)果

總1.png

健康成人全血的門控策略示例:

首先,使用 TimeSSC-A 進(jìn)行初步門控,以排除時(shí)間不一致的數(shù)據(jù)。接著,利用 FSC-ASSC-A 門控排除碎片和噪音信號(hào),然后通過 FSC-HFSC-A 選擇單細(xì)胞事件,確保分析的對(duì)象是單個(gè)細(xì)胞。

接下來,通過 CD45+R718FVS780 篩選出活躍的白細(xì)胞,最后使用 CD15hi BV786CD66bhi PE/Fire 640 精確篩選出純中性粒細(xì)胞。在獲得純中性粒細(xì)胞群體后,可以進(jìn)一步分析其下游種群,包括:血液亞群、遷移能力、顆粒釋放、免疫調(diào)節(jié)、罕見亞群、顆粒釋放免疫調(diào)節(jié)、代謝增強(qiáng)(GRIM)和細(xì)胞成熟。


數(shù)據(jù)分析方法

為了深入探究中性粒細(xì)胞表型的個(gè)體差異和細(xì)微特征,研究采集了多種樣本中的中性粒細(xì)胞群體。將每個(gè)樣本的細(xì)胞數(shù)量降采樣至10000個(gè)粒子數(shù),并運(yùn)用Specter R包進(jìn)行UMAP分析(參考圖2)。這種分析方法可以將高維的單細(xì)胞數(shù)據(jù)映射到低維空間,從而直觀展示不同樣本來源中性粒細(xì)胞的分布情況和特征差異。 

3.b.png

圖2

樣本來源包括供體的全血、經(jīng)遷移刺激但未感染的中性粒細(xì)胞、受銅綠假單胞菌感染且經(jīng)遷移刺激的中性粒細(xì)胞以及健康人的唾液(參考圖3

3.c.png

圖3

UMAP簇根據(jù)樣本來源進(jìn)行顏色區(qū)分,紫色代表全血,藍(lán)綠色代表未感染但有遷移刺激的中性粒細(xì)胞,紅色代表受銅綠假單胞菌感染且有遷移刺激的中性粒細(xì)胞,綠色代表健康人的唾液。

圖4展示了每個(gè)標(biāo)記物相對(duì)表達(dá)量的熱圖和樹狀圖,通過熱圖可以清晰地看到不同亞群中各標(biāo)記物的表達(dá)水平差異,樹狀圖則有助于分析不同亞群之間的親緣關(guān)系和相似性。

3.d.png

圖4



   總結(jié)

本研究成功構(gòu)建了一套適用于臨床及實(shí)驗(yàn)室樣本的人類中性粒細(xì)胞深度表型分析技術(shù)平臺(tái)。該方案不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)中性粒細(xì)胞亞群發(fā)生、遷移及免疫調(diào)節(jié)功能的精細(xì)化解析,創(chuàng)新性地提出在外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)分離與低溫保存前完成中性粒細(xì)胞表型檢測(cè)的策略,有效規(guī)避了中性粒細(xì)胞因低溫敏感性導(dǎo)致的活性損失問題,顯著提升了血液樣本分析的可靠性。

基于標(biāo)準(zhǔn)化多色流式檢測(cè)體系(OMIP-100)的靈活設(shè)計(jì),該平臺(tái)可適配全血、唾液及體外遷移模型等多種樣本類型,其標(biāo)志物可替換性設(shè)計(jì)為探索新型抗原或功能底物提供了拓展空間。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)期,該技術(shù)的廣泛應(yīng)用將突破現(xiàn)有中性粒細(xì)胞研究的檢測(cè)瓶頸,推動(dòng)其在感染、膿毒癥及腫瘤微環(huán)境等疾病動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。未來研究可基于此技術(shù)框架,深度解析疾病特異性中性粒細(xì)胞亞群的分子特征與功能調(diào)控網(wǎng)絡(luò),為靶向治療策略的開發(fā)提供全新視角。



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