流式细胞仪的过去、现在和未来

1.流式细胞术的雏形
    “流式细胞术”的概念是在1934年被提出来的。那一年Moldavan在《Science》上发表了一篇文章，首次提出了当悬浮的血细胞流过一个毛细管时，通过光电传感器记录的光信号可以实现“细胞计数”的想法。不过第一个将这个想法付诸实施的人却是Gucker，他在1947年的《Journalof American Chemical Society》上介绍了一个装置，可用于检测气溶胶中的微生物。该装置通过鞘流将样本引导到流动室中央，当细胞通过检测区时使用光源进行照射，然后以光电管接收细胞产生的光信号。

   Gucker的装置建成后，科学家们又开始尝试将这个技术应用到细胞计数上。1953年，Crosland-Taylor在血细胞计数仪上使用了类似Gucker装置的鞘流技术和光学系统，第一次完整实现了Moldavan的最初想法。很多产商非常看好这种计数仪，纷纷投入资源开发类似的分析设备。至上个世纪50年代末，相关方法学原理和应用都已成熟，流式细胞术初具雏形。

2.流式细胞仪的实验室搭建

    20世纪60年代初，很多科学家开始尝试利用细胞染色和显微镜图像扫描技术进行白细胞分类，不过研究过程异常复杂和艰难。而此时，在IBM工作的Louis Kamentsky却另辟蹊径，搭建了一台流式细胞仪原理样机用于白细胞分类研究，并取名“Rapid Cell Spectrophotometer (RCS)”。这台流式细胞仪采用显微分光光度技术代替了原始的图像扫描，采用样本液流动传送装置取代了传统的显微镜平台，使得过去费时、复杂的细胞分类工作变得简单、高效。1965年Kamentsky在《Science》上发表了他的研究成果，很多人也因此把他看做是建立流式细胞仪的第一人。Kamentsky的RCS还配备了一个注射泵分选装置，同样发表在1967年的《Science》上，不过遗憾的是，这篇文章却不是首篇关于细胞分选的文章，在Los Alamos Scientific Laboratory的Mack Fulwyler走在了Kamentsky的前面，于1965年率先在《Science》上发表了第一篇基于Coulter原理和喷墨打印机技术的细胞分选的文章，他也因此被认为是“液滴分选之父”。

    Kamentsky共搭建了两台RCS，其中一台借给了斯坦福大学的Leonard Herzenberg。在1969年的《Science》上， Herzenberg第一次发表了利用荧光染色技术对细胞进行分选的方法。在随后的几年，Herzenberg又在RCS基础上对流式细胞仪进行了改进，搭建了用荧光触发的流式细胞分选仪（Fluorescence Activated Cell Sorter，FACS），并建立了将FACS与荧光单克隆抗体结合检测细胞的技术。从此，流式细胞仪开始进入“荧光染色时代”。


3.商品化流式细胞仪的出现

    尽管没有像Kamentsky、Fulwyler和Herzenberg那样在《Science》上发表过类似的“传世佳作”， 德国科学家Wolfgang Göhde却因1969年研制了世界上第一台商品化的荧光流式细胞仪“Impulscytophotometer”（ICP-11）而“名留千古”。

    Kamentsky离开IBM后创建了一家公司Bio/Physics Systems，并于1970年推出了流式细胞仪Cytograf和Cytofluorograf。在斯坦福大学，Herzenberg1972年开发出FACS后，又与Becton-Dickinson（BD）公司合作，于1974年推出了BD的第一款商用流式细胞仪FACS-1。同期，Fulwyler也离开了他所工作的实验室，加盟到Coulter公司qixia的Particle Technologies继续研究流式细胞仪，后来在他和Robert Auer的带领下Coulter公司也在1975年推出了自己的第一款商用产品TPS-1。

4.流式细胞仪走入科研

    流式细胞仪最初上市的几年，主要还是用于肿瘤细胞DNA含量测定。但随着更多新单克隆抗体和新荧光染料的出现，流式细胞仪的应用领域不断扩大。在细胞生物学研究中，很多科学家开始尝试使用流式细胞仪进行细胞功能检测，像细胞内酶活性、细胞内钙离子浓度、细胞内pH值以及细胞膜电位等检测方法都是在那段时间逐渐建立起来的。而在医学领域，医学工作者也开始使用流式细胞仪对HIV/AIDS患者CD4细胞的检测。