Voor veel wetenschappelijke studies die een biologische en chemische analyse van celpopulaties de cellen moeten worden in een hoge staat van zuiverheid. Fluorescentie geactiveerde cel sortering (FACS) is een superieure methode om zuivere celpopulaties te verkrijgen.
Experimentele en klinische studies vereisen vaak sterk gezuiverde celpopulaties. FACS is een techniek bij uitstek om celpopulaties van bekende fenotype te zuiveren. Andere bulk methoden van zuivering zijn panning, complement uitputting en magnetische kraal scheiding. Echter, FACS heeft een aantal voordelen ten opzichte van andere beschikbare methoden. FACS is de beste methode bij zeer hoge zuiverheid van de gewenste bevolking nodig is, wanneer de doelcel bevolking een zeer laag niveau van de identificerende marker drukt of als de cel populaties moeten worden afgezonderd op basis van differentiële marker dichtheid. Daarnaast, FACS is de enige beschikbare techniek voor de zuivering cellen op basis van interne vlekken of intracellulaire eiwit expressie, zoals het een genetisch gemodificeerd fluorescerend eiwit marker te isoleren. FACS maakt de zuivering van de individuele cellen op basis van grootte, korreligheid en fluorescentie. Om de cellen van belang te zuiveren, worden ze eerst gekleurd met fluorescent-gemerkte monoklonale antilichamen (mAb), die specifieke oppervlakte markers op de gewenste cel bevolking (1) te erkennen. Negatieve selectie van ongekleurde cellen is ook mogelijk. FACS zuivering vereist een flowcytometer met het sorteren van de capaciteit en de juiste software. Voor FACS, worden de cellen in suspensie doorgegeven als een stroom in druppeltjes met elk een afzonderlijke cel in de voorkant van een laser. De fluorescentie detectie systeem detecteert de cellen van belang op basis van vooraf bepaalde fluorescerende parameters van de cellen. Het instrument is van toepassing ten laste van de druppel met een cel van belang en een elektrostatische afbuiging systeem faciliteert collectie van de geladen druppeltjes in de juiste verzameling buizen (2). Het succes van kleuring en daarmee sorteren hangt grotendeels af van de keuze van de identificerende markers en de keuze van mAb. Sorteren parameters kunnen worden aangepast afhankelijk van de eis van zuiverheid en opbrengst. Hoewel de FACS vereist gespecialiseerde apparatuur en opleiding van personeel, het is de methode van keuze voor isolatie van sterk gezuiverde celpopulaties.
FACS is een zeer geavanceerde techniek voor het zuiveren van cel populaties van belang, die een zeer hoge zuiverheid (95-100%) van de gesorteerde populatie kan worden verkregen. Daarom is deze techniek is vooral van belang voor experimenten, waar hoge zuiverheid is een essentiële vereiste (bijv. microarray analyse). FACS is bijzonder gunstig ten opzichte van andere beschikbare methoden van zuivering wanneer een cel bevolking moet gezuiverd worden op basis van een wekelijkse uitgedrukt oppervlak marker of wanneer twee of meer bevolkingsgroepen moeten worden gezuiverd die verschillende niveaus van expressie van hetzelfde oppervlak marker te hebben. Bijvoorbeeld, de zuivering van marginale zone B cellen (B220 + CD21 CD23 hi int / laag) en folliculair B-cellen (B220 + CD21 int / lage CD23 hi) op basis van expressie van CD21 en CD23. Een andere groeiende toepassing van FACS is single cell sorting waardoor de analyse van individuele cellen (3, 4). FACS wordt ook vaak gebruikt om te sorteren cellen die fluorescerende eiwitten die genetisch worden uitgedrukt, zoals groen fluorescerend proteïne gemerkte eiwitten (5). Als een soort steriele wordt uitgevoerd van de cellen kunnen worden gekweekt. Kunnen echter levensvatbaarheid van de cellen en de opbrengst in het gedrang komen tijdens het sorteren. Levensvatbaarheid kan worden verbeterd door gebruik te maken van een cel-afhankelijke optimale temperatuur voor het sorteren en door het verwerken verzameling buizen direct na het bereiken van de capaciteit. Herstel kan worden verhoogd door gebruik te maken polypropyleen verzameling buizen, het verzamelen van gesorteerd cellen in serum rich media en om te keren verzameling buizen met tussenpozen, het onderhouden collectie buizen op een optimale temperatuur en centrifugeren gesorteerde cellen voor ~ 10 min (http://cyto.mednet.ucla.edu / Protocol.htm).
De ontwikkeling van ultra high-speed sorteerders heeft uitgebreid de mogelijkheid van de toepassing van de stroming sorteren in klinische settings. De potentiële klinische toepassingen van FACS onder andere zuivering van het bloed stamcellen uit menselijk bloed voor therapeutische doeleinden, toepassingen in de behandeling van kanker, vruchtwaterpunctie vervanging, sorteren menselijk sperma en het begin van de ziekte detecties (6, 7).
Voor multicolor kleuring, antilichaam selectie is een cruciale stap en fluorochromen zijn gekozen op basis van het detectiesysteem voor elk specifiek instrument. Er zijn een aantal bedrijven die cel sorteerders en de laser configuratie varieert verkopen op basis van behoeften van de gebruiker. Zo kan men niet gewoon gebruik maken van exact dezelfde antilichamen gebruikt in de gepubliceerde studies zonder te bevestigen compatibiliteit. Voor een optimale antilichaam selectie, moet men rekening houden met de expressie van het eiwit wordt onderzocht. In het algemeen moet de helderste beschikbare fluorochroom-gelabelde antilichamen worden gebruikt om slecht uitgedrukt oppervlakte markers vlek, terwijl de dim fluorochromen kan worden gebruikt voor de kleuring van hoog tot expressie oppervlakte markers (8). Daarnaast, antistoffen worden geselecteerd op een zodanige wijze dat de overlap tussen hun emissie-spectra is minimaal. Voor multicolor vlekken, is het uiterst moeilijk om te kiezen fluorochroom die geen spectrale overlap. In deze situatie, is compensatie uitgevoerd.
Compensatie is nodig om mathematisch te elimineren de fluorescentie overlap tussen de emissie spectrum van de verschillende fluorochromen dat is meetbaar door de detectoren (8-10). Met andere woorden, is de overlap fluorescentie van een fluorochroom afgetrokken van de emissie spectrum van een ander fluorchroom. De vergoeding berekening vereist een onbevlekte controle en een positieve controle voor elk fluorochroom gebruikt voor een multicolor kleuren (9, 10). Compensatie kan worden uitgevoerd met behulp van cellen of kralen. De parels zijn gemakkelijk te vlek, hebben een robuust signaal en bieden een eenvoudige manier te bereiden enkele gekleurde controles die de dezelfde fluoroforen als de experimentele monsters. Compensatie kralen zijn bijzonder voordelig wanneer de cel oppervlakte-eiwit van interesse is geuit op een laag niveau en wanneer de cel bevolking van belang is beperkt in de eerste start celpopulatie.
Nadat de antilichamen zijn gekozen, hun activiteiten moeten worden geoptimaliseerd door het uitvoeren van een titratie analyse. Dit is vooral belangrijk als de FACS apparaat heeft zeer krachtige lasers. Het gebruik van suboptimale concentraties van vlekken antistoffen kunnen leiden tot slechte scheiding van de gewenste cel populatie van de totale celpopulatie. Het gebruik van hoge concentraties antistoffen verhoogt de kans voor antigeen niet-specifieke kleuring. Daarom titratie van antilichamen zal de selectie van het antilichaam concentratie dat de maximale helderheid van het positieve populatie en minimale achtergrondkleuring (8) geeft.
FACS is nu een standaard techniek voor de zuivering van subpopulaties van cellen. Het kan worden gebruikt om elke celtype waarin een enkele cel suspensie kan worden gegenereerd en antistoffen zijn beschikbaar om de gewenste cel populatie te scheiden. FACS is de methode van keuze wanneer highly zuivere celpopulaties zijn vereist.
We willen graag dr. Bill Cashdollar bedanken voor zijn steun bij het gebruik van de Flow Cytometry Core.