腫瘤的發生發展高度依賴腫瘤微環境(TME),其中腫瘤相關巨噬細胞(TAM)是最核心的基質細胞群。巨噬細胞在微環境刺激下可極化為功能相反的兩類:M1 型具有抗腫瘤作用,而M2型(即典型TAM)則通過促進血管生成、免疫抑制、腫瘤細胞增殖與轉移等發揮促癌作用。明確腫瘤微環境中M1/M2巨噬細胞的極化格局,是指導腫瘤免疫治療與預后判斷的關鍵。而流式細胞術正是檢測巨噬細胞極化、解析 TAM 功能的核心實驗手段,也是開展腫瘤免疫機制研究與臨床轉化的重要基礎。

不同巨噬細胞的抗原表達
圖片來源:Zhu, Liya, et al. "Tumor-associated macrophages as a potential therapeutic target in thyroid cancers." Cancer Immunology, Immunotherapy 72.12 (2023): 3895-3917.
材料與試劑

腫瘤單細胞懸液的制備
01 前期準備
分組標記:按實驗分組準備六孔板,標記荷瘤小鼠信息,每孔加 3ml DMEM 高糖培養基,冰上待用。
消化液配制:將 100× 消化液母液(100mg/ml 膠原酶 I + 20mg/ml DNase I),用 5% FBS-DMEM 高糖培養基稀釋 100 倍(終濃度 1mg/ml 膠原酶 I + 200μg/ml DNase I),37℃水浴預熱。
器械準備:剪刀、鑷子經雙蒸水清洗、75% 乙醇消毒后烘干備用。
02 腫瘤組織分離
頸椎脫臼處死荷瘤小鼠,75% 乙醇消毒;在腫瘤右側 1cm 處剪 2cm 切口,翻折皮膚暴露皮下腫瘤,沿邊緣剪開剝離(避開潰爛部位),放入預準備的六孔板中。
03 腫瘤組織剪碎
吸去六孔板中多余 DMEM,留 0.1ml 防止干燥;冰上用剪刀小幅度高頻剪碎腫瘤,至泥漿狀(肉眼無清晰組織塊)。
04 腫瘤組織消化
每孔加 2ml 預熱的 1× 消化液,用 1ml 槍頭打散組織碎末;37℃恒溫培養箱消化 30min,每 10min 晃動混勻 1 次(嚴格控時,可按腫瘤大小調整消化液用量)。
05 單細胞懸液制備
消化后冰上終止:每孔加 4ml 5% FBS-DMEM;將懸液經 70μm 細胞濾網過濾,用注射器后部輕輕研磨濾網上殘留組織(輕緩操作),用 DMEM 沖洗濾網;所得懸液 4℃、850×g 離心 5min。

腫瘤單細胞懸液的制備流程(Created in BioRender)
流式染色方案:多色panel設計與阻斷策略
01 Fc 受體封閉(阻斷非特異性結合)
離心棄上清,用 FACS 緩沖液重懸細胞,計數后調整細胞密度至2×10?個 /mL。
取100 μL細胞懸液加入 U 型底 96 孔板,按100:3比例加入抗 Fc 受體抗體(100μL 加 3 μL),4℃孵育 30 min。
02 流式抗體染色
用 FACS 緩沖液按抗體配色表配制流式抗體混合液(含 F4/80、MHCII、CD86、CD206 等靶標抗體)。
每孔加入70 μL抗體混合液,避光孵育(常規 4℃ 30 min,可按抗體說明書調整)。
03 對照設置(關鍵質控)
空白對照:不加對應靶標抗體(僅 FACS 緩沖液),用于區分自發熒光與特異性染色。
熒光扣除對照(FMO):用于精準設定補償與陰性門。
04 洗滌、上機檢測
染色結束后,每孔加 200 μL FACS 緩沖液,4℃、850×g 離心 5 min,棄上清;重復洗滌 1 次,棄上清后加 300 μL FACS 緩沖液重懸細胞,轉移至帶濾網的流式管中(同步過濾細胞懸液);用流式細胞儀檢測,FlowJo 10.0 軟件分析數據。

圈門策略:逐層細化,精準定位巨噬細胞
通過邏輯設門逐步篩選目標細胞群
01 基于 FSC-A(前向散射面積)和 SSC-A(側向散射面積)圈出完整的腫瘤組織總細胞群,排除細胞碎片;
02 基于 FSC-A 和 FSC-H(前向散射高度)圈出單細胞群,去除粘連的雙細胞 / 多細胞團;
03 基于 Fixable Viability Stain 780(APC/Cy7 通道)和 SSC-A,圈出活細胞(Live)群,排除死細胞的非特異性染色干擾;
04 在活細胞群的基礎上,基于 CD45(BV785 通道)和 SSC-A,圈出 CD45 + 的總免疫細胞群;
05 在 CD45 + 免疫細胞群中,基于 Ly6G(BV711 通道)和 Ly6C(BV605 通道)排除 Ly6G + 中性粒細胞、Ly6C + 單核細胞等其他髓系細胞;再基于 CD11b(PE/Cy7 通道)和 F4/80(BV421 通道),圈出 CD11b+F4/80 + 雙陽性的腫瘤相關巨噬細胞(TAM)群;
06 在 CD11b+F4/80+ TAM 群的基礎上,分別基于不同極化標志物設門:基于 MHCII(PerCP/Cy5.5 通道),圈出 MHCII 高表達的M1 型巨噬細胞(占 TAM 的 43.6%);
07 基于 CD86(FITC 通道),圈出 CD86 高表達的M1 型巨噬細胞(占 TAM 的 20.6%);
08 基于 CD206(PE 通道),圈出 CD206 高表達的M2 型巨噬細胞(占 TAM 的 30.6%)。

腫瘤巨噬細胞的流式圈門邏輯
數據來源:金靜思, 楊超, and 鄧劉福. "腫瘤微環境內巨噬細胞極化的流式檢測方法." Bio-protocol (2019): e1010311-e1010311.
注意事項
1、剪碎、終止消化步驟均在冰上操作,保護細胞活性;
2、研磨時切勿用力,避免脂肪污染細胞懸液;
3、消化時間嚴格控制,不可過長,可按需調整消化液用量。
4、嚴禁使用補償過大的熒光通道,避免串色干擾
5、2 次離心洗滌徹底去游離抗體,重懸后過濾上機,防堵儀器
參考文獻
[1] Zhu, Liya, et al. "Tumor-associated macrophages as a potential therapeutic target in thyroid cancers." Cancer Immunology, Immunotherapy 72.12 (2023): 3895-3917.
[2] 金靜思, 楊超, and 鄧劉福. "腫瘤微環境內巨噬細胞極化的流式檢測方法." Bio-protocol (2019): e1010311-e1010311.
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