Проточная цитометрия. Основы технологии и ее применение в биологии

В данном обзоре предпринята попытка изложить основы технологии проточной цитометрии – фундаментального метода исследования, широко применяемого в различных областях биологической науки – клеточной биологии, биофизики, биохимии, молекулярной биологии, а также в прикладной и диагностической медицине. Приведены данные о принципе работы метода, устройстве проточных цитометров и их возможностях (получение информации о структурно-функциональном состоянии клеточных популяций и сортировка клеток) и использовании в проточной цитометрии лазерных источников излучения и систем регистрации рассеянного света и флуоресценции. Кроме того, представлен широкий ассортимент различных флуорофоров и моноклональных антител. Приводятся конкретные примеры использования метода проточной цитометрии в различных экспериментах. Рассматриваются перспективы дальнейшего развития технологии.

1. Shapiro, H. M. Practical flow cytometry. 4th ed. / H. M. Shapiro. – New York : Wiley-Liss, 2003. – 681 p.

2. Хайдуков, С. В. Проточная цитометрия как современный метод анализа в биологии и медицине / С. В. Хайдуков, А. В. Зурочка // Мед. иммунология. – 2007. – Т. 9, № 4‒5. – С. 373‒378.

3. McKinnon, K. M. Flow cytometry : an overview / K. M. McKinnon // Curr. Prot. Immunol. – 2018. – Vol. 120. – P. 5.1.1–5.1.11. https://doi.org/10.1002/cpim.40

4. Pranab, D. Diagnostic flow cytometry in cytology / D. Pranab. – New York : Springer, 2021. – 194 p.

5. Barteneva, N. S. Imaging flow cytometry: coping with heterogeneity in biological systems / N. S. Barteneva, E. FaslerKan, I. A. Vorobjev // J. Histochem. Cytochem. – 2012. – Vol. 60, N 10. – P. 723–733. https://doi.org/10.1369/0022155412453052

6. Multiplex analysis of cytokines in exhaled breath condensate / U. Sack [et al.] // Cytometry. – 2006. – Vol. 69, N 3. – P. 169–172. https://doi.org/10.1002/cyto.a.20231

7. Пинчук, С. В. Влияние ростовых факторов на некроз и апоптоз мезенхимальных стволовых клеток костного мозга при окислительном воздействии трет-бутилгидропероксида in vitro / С. В. Пинчук, Е. С. Лобанок, И. Д. Волотовский // Докл. НАН Беларуси. – 2013. – Т. 57, № 2. – С. 79–83.

8. Impact of the new Beckman Coulter Cytomics FC 500 5-color flow cytometer on a regional flow cytometry clinical laboratory servise / J. Luider [et al.] // Lab. Hematol. – 2004. – Vol. 10. – P. 102‒108. https://doi.org/10.1532/LH96.04121

9. Claude, L. Enumeration of peripheral lymphocyte subsets using 6 vs. 4 color staining: a clinical evaluation of new flow cytometer / L. Claude, C. Lobagiu, C. Genin // Cytometry, Part B. – 2005. – Vol. 70, N 1. – P. 29‒38. https://doi.org/10.1002/cyto.b.20072

10. Leipold, M. D. Multiparameter рhenotyping of human PBMCs using mass сytometry / M. D. Leipold, E. W. Newell, H. T. Maecker // Meth. Mol. Biol. – 2015. – Vol. 1343. – P. 81–95. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2963-4-7

11. Mei, H. E. Platinum-conjugated antibodies for application in mass cytometry / H. E. Mei, M. D. Leipold, H. T. Maecker // Cytometry, Part A. – 2016. – Vol. 89, N 3. – P. 292–300. https://doi.org/10.1002/cyto.a.22778

12. Tsien, R. Y. Green fluorescent protein / R. Y. Tsien // Ann. Rev. Biochem. – 1998. – Vol. 67. – P. 509–544. https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.67.1.509

13. Matz, M. V. Fluorescent proteins from nonbioluminescent Anthozoa species / M. V. Matz [et al.] // Nat. Biotechnol. – 1999. – Vol. 17, N 10. – P. 969–973. https://doi.org/10.1038/13657

14. Day, R. N. The fluorescent protein palette: tools for cellular imaging / R. N. Day, M. W. Davidson // Chem. Soc. Rev. – 2009. – Vol. 38, N 10. – P. 2887‒2921. https://doi.org/10.1039/b901966a

15. Amine reactive dyes: an effective tool to discriminate live and dead cells in polychromatic flow cytometry / S. P. Perfetto [et al.] // J. Immunol. Meth. – 2006. – Vol. 313, N 1‒2. – P. 199–208. https://doi.org/10.1016/j.jim.2006.04.007

16. He, X. H. Procedure for preparing peptide-major histocompatibility complex tetramers for direct quantification of antigenspecific cytotoxic T lymphocytes / X. H. He, L. H. Xu, Y. Liu // World J. Gastroenterol. – 2005. – Vol. 11. – P. 4180‒4187. https://doi.org/10.3748/wjg.v11.i27.4180

17. The effect of quercetin on hepatic differentiation of human adipose-derived mesenchymal stem cells / S. V. Pinchuk [et al.] // Cell Tiss. Biol. – 2016. – Vol. 10. – Р. 357–364. https://doi.org/10.1134/S1990519X16050102

18. Immunophenotyping and transcriptional profiling of in vitro cultured human adipose tissue derived stem cells / A. Mieczkowska [et al.] // Sci. Rep. – 2018. ‒ Vol. 8, N 1. – P. 11339. https://doi.org/10.1038/s41598-018-29477-5

19. Dolton, G. More tricks with tetramers: a practical guide to staining T cells with peptide-MHC multimers / G. Dolton // Immunology. – 2015. – Vol. 146, N 1. – P. 11–22. https://doi.org/10.1111/imm.12499

20. Landberg, G. Proliferating cell nuclear antigen and Ki-67 antigen expression in human haematopoietic cells during growth stimulation and differentiation / G. Landberg, G. Roos // Cell Prolif. – 1993. – Vol. 26, N 5. – P. 427‒431. https://doi.org/10.1111/j.1365-2184.1993.tb00130.x

21. Use of CFDA-SE for evaluating the in vitro proliferation pattern of human mesenchymal stem cells / S. Urbani [et al.] // Cytotherapy. – 2006. – Vol. 8, N 3. – P. 243‒253. https://doi.org/10.1080/14653240600735834

22. Monitoring cell proliferation by dye dilution: considerations for probe selection / J. D. Tario [et al.] // Meth. Mol. Biol. – 2018. – Vol. 1678. – P. 249‒299. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7346-0_12.

23. Monitoring early cellular responses in apoptosis is aided by the mitochondrial membrane protein-specific monoclonal antibody APO2.7 / S. K. Koester [et al.] // Cytometry. – 1997. – Vol. 29, N 4. – P. 306–312. https://doi.org/10.1002/(SICI)10970320(19971201)29:4<306::AID-CYTO7>3.0.CO;2-7

24. In vivo imaging of protein-protein and RNA-protein interactions using novel far-red fluorescence complementation systems / Y. Han [et al.] // Nucl. Acids Res. – 2014. – Vol. 42, N 13. – P. e103. https://doi.org/10.1093/nar/gku408

25. Employing flow cytometry to extracellular vesicles sample microvolume analysis and quality control / J. Maia [et al.] // Front. Cell Dev. Biol. – 2020. – Vol. 8. – Art. 593750. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.593750