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双擎驱动 洞见多维 | 基于CytoFLEX mosaic的40色全光谱免疫表型分析方案

星空电竞官网入口下载生命科学研究团队成功将40色全光谱流式细胞术应用于人外周血免疫细胞的深度表型分析,进一步拓展了高维流式在免疫研究中的应用边界。该方案基于经典OMIP-69[1,2]面板进行优化,结合CytoFLEX LX流式细胞分析仪和CytoFLEX mosaic 88光谱检测模块,实现了对CD4?/CD8? T细胞、调节性T细胞、B细胞、NK细胞、树突状细胞等关键免疫群体的精准识别与功能分析。
实验采用专有的混合泊松算法,有效降低光谱重叠干扰,确保信号解析的精准度,实现了稳健的光谱解析,为复杂免疫图谱的构建提供了可靠工具。本研究证明了CytoFLEX mosaic在适配已发表panel方面的可靠性和灵活性,有助于快速、标准化地实施复杂的免疫表型分析,减少设置时间并最大限度地减少操作不一致性。
荧光染料选择与方案设计
本方案中选择的大多数荧光染料基于先前发表的OMIP-69中所使用的染料,进行的替换主要是由于抗体的可获得性。值得注意的是,我们加入了RealBlue?(荧光染料,这些染料在原始方案设计时不可用,用以替代性能稍差的荧光团。这些替换经过仔细选择,以在最小化对整体性能影响的前提下,保持方案的完整性(图1)。使用相似性指数(图2)对具有独特发射光谱的荧光染料进行了量化。相似性指数≤ 0.98的荧光染料对被认为足够独特,可以共同使用。
为确保荧光染料之间的兼容性,我们使用了复杂度指数,该指数测量了荧光染料之间的累积光谱干扰,同时考虑了溢出和自发荧光效应。较低的复杂度指数表明光谱重叠减少,解析数据的分辨率提高。最终方案的复杂度指数低至40.3。
荧光染料对中具有相似光谱的,如BB515/FITC、BV421/SuperBright436和Alexa Fluor 647/SparkNIR 685,被包含在方案中,并通过选择合适的标志物、调整抗体用量以及使用泊松混合解析算法来谨慎管理,以减少信号重叠。
选择ViaKrome 808进行活性评估是因为其独特的近红外光谱特征,这最大限度地减少了与其他荧光染料的干扰,使其与多色流式细胞术方案广泛兼容。

图1:40种荧光染料的光谱特征。所有光谱均已归一化至峰值通道以便直接比较,并使用CytExpert for Spectral软件进行可视化

图2:相似性指数。解析矩阵在设门于细胞的样本上制备,并用于解析40色多色样本。本方案中使用的选定荧光染料的相似性指数,其复杂度得分为40.3,使用CytExpert for Spectral软件生成
设门策略与数据分析
图3解释了如何使用手动设门来识别主要细胞群体。所有预期的细胞群和表型均被准确检测到。

图4显示了通过优化活/死染色前的洗涤条件改善CXCR3和CXCR5染色。

为了分析复杂的免疫谱数据,我们采用了Cytobank分析平台上降维和聚类算法的分析流程。fcs文件使用混合泊松解析算法进行预处理,然后上传到Cytobank平台云端进行分析。

图5:使用t-SNE-CUDA降维进行基于机器学习的血细胞分析。A) 每个图谱按单个标志物通道着色,颜色强度标尺(显示在每个图的右侧)代表相应标志物的相对表达水平。 B) 密度图提供了六名供体中观察到的独特模式的可视化表示。

图6:FlowSOM聚类与手动设门群体的对比
结论
本研究成功对40色OMIP-69方案进行了精简与优化,使其适用于高通量免疫表型分析,能够全面解析主要免疫细胞亚群。数据采集在配备CytoFLEX mosaic 88光谱检测模块的CytoFLEX LX流式细胞仪上完成,该平台以其高分辨率和灵活性,实现了全光谱检测性能。通过混合泊松算法进行光谱解析,有效降低了发射光谱重叠带来的干扰,确保了信号的精准分离。实验结果表明,解析出的细胞群体与参考文献1高度一致,并通过设门策略成功验证了解析效果与表型识别的准确性。
为深入挖掘此高维数据集的价值,我们进一步应用了t-SNE(CUDA加速的)降维与FlowSOM无监督聚类功能。在Cytobank平台上,这些算法即便使用默认设置,也能实现与手动设门相媲美的免疫群体自动识别,提供了一种更客观、可扩展的分析方案。
综上所述,CytoFLEX mosaic光谱流式分析仪结合本分析流程,充分展现了其在高效实施复杂多色方案方面的强大能力,仅需最小化优化即可获得可靠数据。

参考文献

[1] Park LM, Lannigan J, Jaimes MC. OMIP-069: Forty-color full spectru flow cytometry panel for deep immunophenotyping of major cell subsets in human peripheral blood. Cytometry A 2020;97:1044-51.
[2] Park LM, Lannigan J, Low Q, et al. OMIP-069 version 2: Update to the 40-color full spectrum flow cytometry panel for deep immunophenotyping of major cell subsets in human peripheral blood. Cytometry A 2024;105:791-9.
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