本研究建立了一种方法,用于在两个实验室的两台流式细胞仪之间转移实验设置和分析模板,以检测日本脑炎疫苗接种儿童中的淋巴细胞。该流式细胞仪实验的标准化方法将有助于在多个研究中心有效地开展科研项目。
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本研究建立了一种方法,用于在两个实验室的两台流式细胞仪之间转移实验设置和分析模板,以检测日本脑炎疫苗接种儿童中的淋巴细胞。该流式细胞仪实验的标准化方法将有助于在多个研究中心有效地开展科研项目。
越来越多的实验室需要从多台流式细胞仪中收集数据,尤其是在多个研究中心之间开展的研究项目中。在不同实验室使用两台流式细胞仪所面临的挑战包括缺乏标准化材料、软件兼容性问题、仪器设置不一致,以及不同流式细胞仪采用不同配置等问题。为了建立标准化的流式细胞术实验,实现跨多个研究中心实验结果的一致性和可比性,已建立了一种快速且可行的标准化方法,用于在不同流式细胞仪之间转移实验参数。
本研究建立的方法实现了在不同实验室的两台流式细胞仪之间转移实验设置和分析模板,用于检测日本脑炎(JE)疫苗接种儿童中的淋巴细胞。通过使用荧光标准微球建立细胞仪设置,两台细胞仪之间获得了稳定的荧光强度。在配备不同类型仪器的两个实验室中获得了可比的结果。利用该方法,我们能够在不同实验室和不同仪器条件下对JE疫苗接种儿童的免疫功能评估进行标准化分析,减少多中心流式细胞仪之间数据和结果的差异,并为实验室结果的相互认可提供可行的途径。流式细胞仪实验的标准化方法将确保多中心研究项目的有效实施。
流式细胞术的标准化有助于不同实验室和研究中心使用不同流式细胞仪所获得结果之间的可比性,并促进结果的相互认可,从而提高工作效率。越来越多的应用场景需要实现标准化。在药物研发过程中,流式细胞术的标准化尤为重要,因为经过开发和验证的检测方法将支持从临床前到临床分析的整个药物研发过程。流式细胞术方法经常在制药行业与合作实验室之间进行转移1。此外,在多中心临床研究中获得可比数据也至关重要。例如,在系统性自身免疫性疾病多中心临床研究项目中,已建立标准化工作流程,以实现多中心流式细胞术数据的可比性2。
流式细胞术方法的标准化具有挑战性。不同实验室面临的问题主要归因于缺乏标准化材料、软件兼容性问题、仪器设置不一致,以及不同流式细胞仪之间的配置差异和各中心之间不同的设门策略3,4。因此,实验室之间开展差距分析至关重要。必须对样本获取、质量体系、人员资质和仪器配置进行审查,以确保满足相关要求。
目前,接种日本脑炎(JE)疫苗的儿童,其日本脑炎发病率显著降低5监测外周血免疫细胞有助于了解接种疫苗后细胞介导的适应性免疫的变化,以及外周血淋巴细胞亚群变化与疫苗接种效果之间的相关性。由于全血样本的稳定性有限,疫苗效力的评估通常在多个中心进行。在本项分析中,我们定义了初始型CD8+ 或 CD4+ T细胞作为CD27+ CD45RA+,中央记忆性T细胞(TCM)作为 CD27+ CD45RA-,效应记忆T细胞(T电子显微镜)作为 CD27- CD45RA-, 以及终末分化的效应记忆T细胞(TEMRA)作为 CD27- CD45RA+CD19+ B细胞可根据其是否表达CD27与IgD分为不同亚群6,7,初始B细胞表达CD27,而记忆B细胞(mBCs)可根据IgD的表达情况进行鉴定6,调节性T细胞(Tregs)可被鉴定为CD4+CD25++CD127低 8为建立标准化的流式细胞术实验,以实现多中心实验结果的一致性和可比性,本研究建立了一种快速且可行的标准化方法,便于在不同流式细胞仪之间转移检测乙脑疫苗接种儿童全血中淋巴细胞的实验方案。研究招募了6名来自首都医科大学附属北京儿童医院的健康儿童(2岁),这些儿童在不到6个月前已完成减毒活乙脑SA14-14-2疫苗的初免和加强免疫,随后采集其外周血样本。在标准化操作流程下,不同仪器获得了高度可比的数据,有助于开展多中心评估。
本研究经首都医科大学附属北京儿童医院伦理委员会批准(批准号:2020-k-85)。由于本研究仅使用临床检测后剩余的样本,因此豁免了受试者的知情同意。本研究涉及两个实验室。其中,转移实验室是使用一台流式细胞仪建立标准化方法的实验室,该实验室的细胞仪以下简称细胞仪A;测试方法实验室是接收该方法并使用另一台流式细胞仪进行检测的实验室,该实验室的细胞仪以下简称细胞仪B。
1. 外周血样本采集与细胞制备
2. 准备补偿微珠和单染对照
3. 在两个实验室的不同流式细胞仪上使用相同的配置名称
4. 使用转移实验室中的流式细胞仪 A 标准化实验
5. 在测试方法实验室中将实验模板转移至细胞仪B
注意:实验模板包括仪器设置、分析模板以及中位荧光强度(MFI)的目标值模板。
6. 两种流式细胞仪获得的实验结果之间的一致性
图1 展示了CST亮珠目标值模板的全局工作表。通过FSC/SSC图,绘制多边形门以选择CST亮珠。获得了CST亮珠在10个荧光通道的直方图:FITC、PE、BB700、PE-Cy7、APC、R718、APC-H7、BV421、V500和BV605。每个参数的目标值在表2中通过直方图门控内的中位数显示。细胞仪A和细胞仪B软件中模板及参数设置的截图见补充图S1。
图2 显示了仪器标准化后,两台仪器对同一样本的散点图结果。数据表明,使用自动分析模板可在不同仪器之间获得一致的结果。在表3中,比较了两种不同型号仪器对六个样本的检测结果。两个实验室测得的15种淋巴细胞亚群百分比均无显著差异。这些结果表明,采用标准化方法可获得高度可比的数据。不同仪器检测的15种淋巴细胞亚群百分比详见补充表S1。

图1:CST亮珠的全局工作表模板。 CST亮珠在FSC与SSC图中设门。针对CST亮珠展示了10个荧光通道的直方图。为每个荧光检测器创建区间门,以包含CST珠中亮珠群体。缩写:FSC-A = 前向散射面积;SSC-A = 侧向散射面积。 请点击此处查看该图的放大版本。

图2:两种仪器对同一样本的点图结果比较。(A)CD45/SSC-A 点图用于圈选淋巴细胞。(B)CD3/CD19 点图用于圈选 CD3+ T 细胞和 CD19+ B 细胞。(C)CD4/CD8 点图用于识别 CD3+CD8+ T 细胞和 CD3+CD4+ T 细胞。(D)CD25/CD127 点图用于圈选调节性T细胞(Treg细胞,CD4+CD25++CD127low)。(E)CD45RA/CD27 点图用于CD4+ T 细胞的分群,包括初始型T细胞(naïve,CD27+CD45RA+)、中央记忆性T细胞(TCM,CD27+CD45RA-)、效应记忆性T细胞(TEM,CD27-CD45RA-)和终末分化效应记忆性T细胞(TEMRA,CD27-CD45RA+)。(F)CD45RA/CD27 点图用于CD8+ T 细胞的分群,包括初始型T细胞(naïve,CD27+CD45RA+)、中央记忆性T细胞(TCM,CD27+CD45RA-)、效应记忆性T细胞(TEM,CD27-CD45RA-)和终末分化效应记忆性T细胞(TEMRA,CD27-CD45RA+)。(G)CD27/IgD 点图用于圈选初始B细胞(CD27-IgD+)和记忆B细胞(CD27+IgD-)。门控策略引自 Zhang 等人7。缩写:SSC-A = 侧向散射面积;TCM = 中央记忆性T细胞;TEM = 效应记忆性T细胞;TEMRA = 终末分化效应记忆性T细胞。请点击此处查看该图的放大版本。
| 抗体靶标 | 荧光染料 | 克隆号 | 目录编号 | 每项检测用量 (μL) |
| CD4 | FITC | SK3 | 566320 | 5 |
| CD25 | PE | M-A251 | 555432 | 20 |
| CD19 | BB700 | HIB19 | 745907 | 5 |
| IgD | PE-CY7 | IA6-2 | 561314 | 5 |
| CD45RA | APC | HI100 | 550855 | 20 |
| CD8 | R718 | G42-8 | 751953 | 5 |
| CD3 | APC-H7 | SK7 | 560176 | 5 |
| CD127 | BV421 | HIL-7R-M21 | 562436 | 5 |
| CD45 | V500 | HI30 | 560777 | 5 |
| CD27 | BV605 | L128 | 562656 | 5 |
表1:流式细胞术分析中抗体体积及偶联荧光染料信息。 缩写:BV = brilliant violet;BB = brilliant blue;FITC = 荧光素异硫氰酸酯;PE = 藻红蛋白;APC = 别藻红蛋白。
| 明亮微球的平均荧光强度(MFI) | |||
| 通道 | 流式细胞仪 A | 流式细胞仪 B | MFI 差异百分比 |
| FSC | 22,133 | 22,689 | 2.51% |
| SSC | 1,51,361 | 1,51,261 | -0.07% |
| FITC | 9,956 | 9,964 | 0.08% |
| PE | 30,877 | 31,264 | 1.25% |
| BB700 | 19,265 | 19,440 | 0.91% |
| PE-CY7 | 14,406 | 14,375 | -0.22% |
| APC | 64,494 | 64,340 | -0.24% |
| R718 | 41,271 | 41,456 | 0.45% |
| APC-H7 | 90,666 | 90,837 | 0.19% |
| BV421 | 9,882 | 9,776 | -1.07% |
| V500 | 19,680 | 19,425 | -1.30% |
| BV605 | 10,794 | 10,356 | -4.06% |
表2:转移前后亮珠的平均荧光强度(MFI)。 缩写:MFI = 平均荧光强度;BV = 亮丽紫(brilliant violet);BB = 亮丽蓝(brilliant blue);FITC = 异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate);PE = 藻红蛋白(phycoerythrin);APC = 别藻蓝蛋白(allophycocyanin)。
| 百分比平均值 | 百分比平均值 | ||
| 流式细胞仪 A (n=6) | 流式细胞仪 B (n=6) | P 值 | |
| T 细胞 | 71.30 | 74.73 | 0.19 |
| CD4+ T 细胞 | 48.63 | 47.75 | 0.82 |
| CD4+ TCM | 30.68 | 28.20 | 0.06 |
| CD4+ 初始 T 细胞 | 57.60 | 58.25 | 0.90 |
| CD4+ TEM | 8.98 | 10.52 | 0.51 |
| CD4+ TEMRA | 2.73 | 3.07 | 0.81 |
| 调节性 T 细胞(Treg) | 9.07 | 8.57 | 0.74 |
| CD8+ T 细胞 | 40.63 | 40.45 | 0.98 |
| CD8+ TCM | 16.83 | 14.78 | 0.75 |
| CD8+ 初始 T 细胞 | 49.08 | 47.70 | 0.80 |
| CD8+ TEM | 6.35 | 8.20 | 0.51 |
| CD4+ TEMRA | 27.75 | 29.30 | 0.77 |
| B 细胞 | 13.88 | 13.20 | 0.84 |
| 初始 B 细胞 | 67.88 | 70.38 | 0.84 |
| 记忆 B 细胞 | 11.88 | 11.80 | 0.95 |
表3:不同仪器间淋巴细胞亚群差异的评估。p > 0.05 表示无显著性差异。缩写:TCM = 中央记忆T细胞;TEM = 效应记忆T细胞;TEMRA = 终末分化的效应记忆T细胞。
补充表 S1:来自不同仪器的六个样本中淋巴细胞亚群的百分比。 请点击此处下载该文件。
补充图 S1:细胞仪 A 和细胞仪 B 软件中模板及参数设置的截图。(A)模板的 XML 文件。(B)模板的截图。(C)细胞仪 A 中的参数设置。(D)细胞仪 B 中的参数设置。请点击此处下载该文件。
外周血淋巴细胞亚群的免疫表型分析有助于了解儿童接种疫苗后细胞介导的适应性免疫变化。在临床应用中,常会出现一些意外情况,例如未能及时检测样本或流式细胞仪被更换;因此,亟需能够促进不同实验室间流式细胞仪转移的快速标准化方法9,10,11。本文介绍了一种快速标准化方法,以确保不同仪器之间获得一致的结果。该标准化方法已用于监测儿童接种疫苗后外周血中的免疫细胞,并在两个实验室中获得了高度一致的结果。该标准化方法建立于BD Canto与LSRFortessa之间,同样适用于FACSCelesta、FACSymphony A5和FACSAria II。与其他标准化方法2,3相比,本方法无需借助第三方软件即可实现数据一致性,仅利用Diva软件的特性创建包含目标值位置和自动分析功能的模板模块,从而实现不同仪器间的转移,并降低数据分析的难度。该方法节省时间、操作简便,且无需开发自动化设门工具。
本研究通过在一台仪器上创建包含流式细胞仪设置、自动数据分析和目标位置工作表的实验模板,实现了流式细胞术方案的标准化。随后,其他仪器使用CST微球调整各参数电压,以达到目标值。为成功实现不同流式细胞仪之间的标准化,需考虑若干关键因素。首先,标准化方法要求各仪器使用相同的软件系统,以便实验模板的XML文件可在仪器软件之间共享。其次,两台仪器的配置名称必须一致,参数命名也应完全相同。第三,CST微球应在指定电压条件下采集,且不进行补偿,以获取目标值。鉴于不同仪器的激光功率和PMT灵敏度存在差异,必须使用同一批号的CST微球,依据其他仪器的目标值调整电压参数,并确保MFI值在±5%范围内。第四,仪器每日的质量控制评估也至关重要。若某台仪器未通过评估,则必须清洗流动池以排除气泡,或进行激光校准。最后,在开展此类大规模多中心研究时,除转移仪器设置以实现不同实验室间样本分析外,还应以完全相同的方式制备样本,以减少因制备流程差异带来的影响。然而,本方案在检测记忆B细胞方面仍有进一步优化的空间。2岁儿童中记忆B细胞的频率相对较低,且这些细胞表面CD27的表达较为弥散。若将该标记物替换为比BV605更亮的荧光素,可能更有利于记忆B细胞的识别。
然而,应注意一些局限性。首先,本实验使用了两台流式细胞仪进行标准化,后续实验应纳入更多型号的仪器。其次,本研究采用细胞表面染色法来区分和确定淋巴细胞亚群,未涉及更多细胞内细胞因子的检测。第三,我们未将两台流式细胞仪经过标准化流程与未经标准化流程的实验结果进行比较。
该标准化方法的优势在于,如果软件相同,不同仪器可以共享实验模板的XML文件。实验模板包含固定的靶值模板,只有在将各仪器的PMT电压调整至靶值后,才能获取数据。此外,实验模板还包含自动设门策略分析。一旦获得数据,系统将自动生成自动分析报告。该流程操作简便,可减少因人工分析导致的结果差异。该标准化方法可用于评估接种乙型脑炎疫苗的儿童全血中淋巴细胞亚群的变化,支持在不同实验室使用不同仪器进行检测,从而实现多中心研究项目操作的一致性。在本研究中,我们旨在通过表面染色验证该标准化方法的可转换性,其成功将为后续胞内染色的实施奠定基础。
作者声明无利益冲突。
RW 受中国北京自然科学基金(编号:7222059)和国家自然科学基金(编号:82002130)资助,XZ 受中国医学科学院医学科学创新基金(编号:2019-I2M-5-026)资助。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| BD CompBeads Anti-Mouse Ig,κ/阴性对照补偿微粒试剂盒 | BD | 552843 | 补偿 |
| BD FACSCanto | BD | FACSCanto | 转接实验室中的流式细胞仪A |
| BD FACSDiva CS&T 研究用微球 | BD | 655051 | 定义流式细胞仪基线并追踪仪器性能 |
| BD Horizon BV421 小鼠抗人 CD127 | BD | 562436 | 荧光抗体 |
| BD Horizon BV605 小鼠抗人 CD27 | BD | 562656 | 荧光抗体 |
| BD Horizon V500 小鼠抗人 CD45 | BD | 560777 | 荧光抗体 |
| BD LSRFortessa | BD | LSRFortessa | 检测方法实验室中的流式细胞仪B |
| BD OptiBuild BB700 小鼠抗人 CD19 | BD | 745907 | 荧光抗体 |
| BD OptiBuild R718 小鼠抗人 CD8 | BD | 751953 | 荧光抗体 |
| BD Pharmingen APC 小鼠抗人 CD45RA | BD | 550855 | 荧光抗体 |
| BD Pharmingen APC-H7 小鼠抗人 CD3 | BD | 560176 | 荧光抗体 |
| BD Pharmingen FITC 小鼠抗人 CD4 | BD | 566320 | 荧光抗体 |
| BD Pharmingen PE 小鼠抗人 CD25 | BD | 555432 | 荧光抗体 |
| BD Pharmingen PE-Cy7 小鼠抗人 IgD | BD | 561314 | 荧光抗体 |
| Brilliant 染色缓冲液 Plus | BD | 566385 | 染色缓冲液 |
| 离心机 | Eppendorf | 5810 | 细胞离心 |
| 离心管 | BD Falcon | BD-35209715 | 15 mL 离心管 |
| CS&T IVD 微球 | BD | 662414 | 用于在不同流式细胞仪中设定仪器参数的标准微球 |
| 溶血液 10 倍浓缩液 | BD | 349202 | 裂解红细胞 |
| 磷酸盐缓冲液(PBS) | Gibco | 10010-023 | PBS |
| 圆底试管 | BD Falcon | 352235 | 5 mL 试管 |