磁珠分选or流式分选,MACS还是FACS?

细胞分离技术的原理与操作方法,主要可分为两大类:基于物理特性(如密度梯度离心、基于细胞大小和黏附性的方法)和基于免疫学原理(如玫瑰花结法、抗体技术)的方法。

磁珠分选流式分选细胞分离技术
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拯救你的选择困难症

细胞分离技术的原理与操作方法,主要可分为两大类:基于物理特性(如密度梯度离心、基于细胞大小和黏附性的方法)和基于免疫学原理(如玫瑰花结法、抗体技术)的方法。在基于抗体特异性结合的免疫学方法中,当前最主流的两种技术是磁激活细胞分选(MACS)和荧光激活细胞分选(FACS)。

基于物理特性的细胞分离方法

方法类别 分离原理 主要技术/方法 适用条件/特点
1. 密度 细胞在密度梯度介质中离心,移动至与自身密度相等的等密度点。 等密度离心法(如使用Ficoll, Percoll介质) 需要细胞间存在密度差异。介质需精确定义渗透压、pH等,以减少细胞损伤。
2. 密度 通过抗体将非目标细胞与红细胞交联,形成高密度复合物(免疫玫瑰花结),离心后沉淀。 玫瑰花结法(如RosetteSep™试剂盒) 适用于分离能与特定红细胞(如绵羊红细胞)形成玫瑰花结的细胞(如T细胞)。
3. 大小 细胞在单位重力作用下,于梯度介质中根据大小和沉降速度差异自然沉降。 单位重力沉降法 适用于细胞大小差异显著或需分离细胞聚集体的场景;不适用于处理大量或大小均一的细胞。
4. 黏附性 利用特定细胞类型对某些材料(如尼龙纤维、玻璃珠)的差异黏附性进行分离。 尼龙毛黏附法 操作简便、经济,但纯度相对较低,可能影响分离后细胞的功能(如T细胞活化)。常用于分离T细胞(非黏附)和B细胞(黏附)。

一、磁珠分选(MACS)

1、磁珠分选是一种广泛应用的磁分选方法。其核心系统包含三个部分:

- 微珠:超顺磁性颗粒,表面偶联特异性抗体。其微小尺寸使其不会过度占据细胞表面表位、不激活细胞,且通常无需在分选后去除。

- 层析柱:内装铁磁性微球。置于磁场中时,其磁场可增强约10,000倍,形成高梯度磁场以捕获磁性标记的细胞,同时减少对细胞的机械应力。

- 分离器:提供磁场的设备,有多种型号以匹配不同规格的层析柱和样本体积。

2、标记方法主要有两种:

直接法:微珠直接与细胞表面抗原结合。步骤最简捷,仅需一次孵育和最少洗涤。

间接法:分两步进行。先用未偶联或带有生物素/荧光标记的一抗与细胞孵育,再加入能与该一抗(如抗免疫球蛋白微珠)或其偶联分子(如抗生物素微珠)结合的MACS微珠。此法便于使用抗体混合物进行标记。

3. 磁珠分选技术主要采用四种分离策略:正向选择、耗竭法、未接触分离(亦称负向选择)以及顺序分选。

①在正向选择过程中,特定细胞类型会通过磁性标记(直接或间接方式)被保留,从而在分离过程中得以留存,而其余细胞类型则继续流动通过。随后,在柱体经洗涤并脱离磁场后,目标细胞可被洗脱。采用该策略是分离特定细胞类型的最快方法。

②在耗竭策略中,非目标细胞经磁性标记后,当悬浮液通过磁场时,目标细胞会随流体通过收集,而非目标细胞则滞留于层析柱中并最终被弃用。

③未接触式分离法是获取目标细胞类型而不需标记(未接触形式)的最佳策略。在此方法中,非目标细胞类型会被磁性标记并滞留于层析柱中,从而被去除。由于目标细胞未被标记,它们将通过流动相被收集。若需要,亦可在标记组分从磁场中分离后进行洗脱。

④顺序分选,合上述多种策略,进行连续两轮或以上的分选。

采用MACS技术通过耗竭法分离细胞后进行阳性选择。表达与目标细胞相同标记物的非目标细胞被标记并进行耗竭处理。随后对流式分离中获得的目标细胞进行共同标记物标记,并通过阳性选择法进行分离。

采用MACS技术通过两次连续阳性选择实现细胞分离。首先,对细胞进行第一种标记物标记并通过阳性选择收集;随后通过酶法去除标记物,以便对目标细胞进行第二种标记物的二次标记,该标记物同样通过阳性选择收集。

二、FACS(流式分选)工作流程与特点

流式细胞仪将细胞悬液注入流动室,在鞘液包裹下形成单细胞流。激光照射单个细胞,仪器检测其产生的光散射信号和荧光发射信号,该技术可用于分选多种细胞类型,其中造血细胞的分离是其最常见应用之一。

数据分析与分选:检测到的信号经处理后,以散点图等形式显示。操作者可在屏幕上设定参数(如特定荧光强度或大小),圈定需要分选的特定细胞群。仪器随后对符合参数的细胞液滴充电,使其在电场中偏转,从而实现收集。

三、MACS和FACS区别

MACS (磁激活细胞分选) FACS (荧光激活细胞分选)
核心技术原理 使用与超顺磁性微珠偶联的抗体标记细胞,通过高梯度磁场进行物理分离。 使用荧光标记抗体标记细胞,通过流式细胞仪检测单个细胞的光散射和荧光信号进行分选。
分离机制 基于磁性:标记细胞被磁场滞留,未标记细胞流穿。 基于液滴静电偏转:对符合预定光学参数的单个细胞液滴充电并偏转收集。
通量/速度 最快70000/秒
主要策略 正向选择、负向选择(耗竭法)、未接触分离(负向富集)等,灵活度高。 主要为正选和负选,依赖于设定的门控(Gating)策略。
特异性/纯度 可80-90% >90%
同时可以分选的细胞种类 6种 一种
主要应用场景 需要快速、高回收率地从大量细胞中富集或去除某一类细胞的场景,如免疫细胞分选、干细胞分选等。 需要对稀有细胞亚群进行极高纯度分选,或需基于多个标记物进行复杂分选的尖端研究。

相关试剂及产品清单

产品名称 货号 品牌 用途说明
CD3 Nanobeads, human (RUO) S0B1852 starter 用于阳性分选人CD3+ T细胞的磁性标记微珠。
CD4 Nanobeads, human (RUO) S0B5740 starter 用于阳性分选人CD4+ T细胞的磁性标记微珠。
CD8 Nanobeads, human (RUO) S0B5741 starter 用于阳性分选人CD8+ T细胞的磁性标记微珠。
CD14 Nanobeads, human (RUO) S0K0004 starter 用于阳性分选人CD14+ 单核细胞的磁性标记微珠。
CD45 Nanobeads, human (RUO) S0K0001 starter 用于阳性分选人CD45+ 白细胞(泛白细胞)的磁性标记微珠。
CD45 Nanobeads, mouse (RUO) S0K0002 starter 用于阳性分选小鼠CD45+ 白细胞(泛白细胞)的磁性标记微珠。
CD4 Nanobeads, mouse (RUO) S0K0003 starter 用于阳性分选小鼠CD4+ T细胞的磁性标记微珠。
CD8 Nanobeads, mouse (RUO) S0K0005 starter 用于阳性分选小鼠CD8+ T细胞的磁性标记微珠。
CD19 Nanobeads, human (RUO) S0K0006 starter 用于阳性分选人CD19+ B细胞的磁性标记微珠。

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