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正文:

流式细胞技术（flow cytometry）是指在流体状态下观测细胞的一种技术，而流式细胞仪（flow cytometer）则是指细胞于流体状态下移动时，能够观测及记录细胞特质的仪器。流式细胞仪的发展，就像其它的科技发展般，是在科技演进的历史过程中逐渐发展出来的。

现代流式细胞仪的产生主要是来自
(a) 显微镜的技术发展，
(b) 血球计数仪器（cell countinginstrument）的技术演进及
(c) 于 1960 年代为了发展电脑用印表机的喷墨技术（ink-jettechnology）等三方面为基石而发展出来的。

自 17 世纪以来，显微镜已被广泛用来观察细胞及组织切片。到了 19 世纪末，细胞染色技术也被陆续开发出来，使得细胞内部的各式各样的结构在显微镜之下变得更清晰可见。

1940 及 1950 年代发明的萤光显微镜技术（fluorescence microscopy）
，使人类可利用萤光染剂（fluorescent dye）来侦测 DNA 以利癌症细胞的观察。多株抗体（polyclonal antibody）
的发展，使 Albert Coons 得将萤光染剂与抗体结合，更大幅提昇萤光染剂的用途。照相机及

光侦测器
（photodetector）
的发展，使我们得以记录显微镜下萤光图像。由 Köhler 及 Milstein

（1984 年诺贝尔奖生理学得主）发展的单株抗体（monoclonal antibody）技术，使得人类可

生产具有高度特异性（specificity）及同质性 (homogeneity) 的单株抗体，这些抗体可分别

与不同的细胞成份结合（binding）
，对后来的流式细胞技术的发展有极大的贡献。

1934 年，位于 Montreal 的 Andrew Moldavan 是将静态显微镜（static microscopy）转

换成流式系统（flowing system）的先驱人员。他建议发展一种显微仪器，使我们可观察到通过毛细管的白血球及被中性红（neutral red）染上颜色的酵母菌细胞，此仪器因加上了光侦测器
（photodetector）
，所以可记录通过显微镜下的细胞形状及数目。虽然我们不清楚 Andrew

Moldavan 后来是否可真正地製造出此机器，但此种观念却是今日流式细胞仪的雏型。

1960 年代中期，Louis Kamentsky 依 Moldavan 的观念，发展出一种以显微镜为基础的
分光光度计（microscope-based spectrophotometer），使我们首次得以在每秒超过 500 颗细
胞通过显微镜观察点的速度下，仍能观察到细胞吸收紫外线（ultraviolet absorption）及蓝色
的散色光（scatter of blue light）的能力。1967 年 Kamentsky 及 Melamed 更进一步加以改进，增加细胞筛选系统（sorting system）。至 1969 年，居住于德国 Münster 的 Dittrich 及Göhde，描绘出一种流式细胞仪，使我们可侦测到由酒精固定的 DNA 与 ethidium bromide结合所产生的萤光。
在这一段流式细胞技术进展的时期 Nallace Coulter 发展了所谓的 ”Coulter Technology”
，以分析血球细胞。在 1950 年代，Coulter 製造了一种仪器以计数在液相系统（liquid system）流动的细胞。其原理是当血球细胞经过孔洞
（orifice）
时，会排挤等张生理食盐水溶液
（isotonicsaline solution）而提高电阻（electrical resistance）
，大的细胞排出的等张生理食盐水的体积大，因此产生的电阻也大于小的细胞经过孔洞时产生的电阻。依据电阻的改变次数及大小，即可记录通过的细胞数目及细胞的相对大小尺寸。这个 Coulter 计数器在当时很快就变成医院血液科不可或缺的机器，因为它可提供自动化的计数血液中红血球及白血球的数目。这机器就是今日流式细胞仪的前身，因为它具备流式细胞仪的所有特性：(a)能使单一细胞一个接一个的快速通过孔洞，
(b)能以电子讯号来侦测细胞，及
(c)具有讯号分析的自动化。为了进一步将细胞分离，Fulwyler 结合了 Coulter technology 及 RG Sweet 原先设计给
电脑喷墨印表机使用的喷墨技术（ink jet technology）而发展出第一台具有筛选（sorting）
功能的流式细胞筛选仪，也就是今天被大家称为 cell sorter 的前身。喷墨技术的基本原理即
是利用高频率振盪的喷嘴（vibration of nozzle），将水柱（stream）分裂成水滴（drop）并使
打算筛选的水滴带上电荷 再利用高压电场使水滴产生偏折而被导入收集管中
，。后来 Fulwyler再加以改进 使含有细胞的水滴带电 再依照 Coulter 机器测量到的电子讯号 ‘coulter volume’来决定给予含有特定细胞大小的水滴带电，再利用电场使之偏折，如此即可分离出特定的细胞种类。然而，当时的技术无法在液体流动时使细胞保持一个接一个的顺序，时常会有 2 个或更多的细胞同时通过一个观测点 造成溷乱的讯号 因此 Crosland-Taylor 利用 laminar flow的原理设计了一个水流系统（flow system）使细胞能在水柱的中央内一个接一个地流动，
而不会有 2 个或更多的细胞同时通过一个观测点的干扰现象，此即所谓的 ‘hydrodynamicfocusing’ 系统。

1969 年，位于 Los Alamos 的 Marvin Van Dilla 及同仁发展了第一部可侦测萤光的细胞仪（cytometer）
。此机器利用 argon laser 取代传统的显微镜灯源以激发萤光物质，并结合hydrodynamic focusing 及 Fulwyler’s sorter 的 技 术 ， 发 展 了 今 日 流 式 细 胞 仪 FACS（fluorescence activated cell sorter）的前身。不久之后，以 Stanford 大学Herzenberg 教授为首的研究群也发展出类似的机器，除了具有上述机器的特点外，并结合了 multiple

parameter fluorescence、light scatter、coulter volume 及 cell sorting 的功能，确立了今日大家使用的 FACS 的架构 当今两大 FACS cytometer 的製造厂商 总部位于美国东岸的 Coulter
公司、西岸的 Becton Dickinson，即分别由 Coulter Technology 及与 Stanford 大学的研究人员技术合作所衍生出来的。

出自http://www.bjsgyq.com/北京显微镜百科