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G1、S、G2/M:细胞周期报告里的数字,到底怎么算出来的?

一份细胞周期样本,2个人做的分析。
G0/G1 几乎一样,S 期与G2/M 期 差了1-2倍。

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图 1 · 同一份样本的两套分析:左边手动拉三条区间,右边模型拟合。G0/G1 56.92% 对 56.82%,几乎一样;S 18.43% 对 36.41%、G2/M 24.16% 对 6.77%,都相差 17–18 个百分点,方向相反。

一、差异出在哪一步

这份对比能确定的事实只有一条:两套分析对同一份样本给出了不同的分布估计,差异集中在 S 与 G2/M。至于差在算法、门的位置、还是两次分析用的根本不是同一批事件,光看这几个百分比看不出来——得回到原图去查。

有一个细节,常常是*个突破口:把三项加起来。

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按两位小数显示,0.49 个百分点的差额不是四舍五入能解释的。它提示两件事之一:有事件没有被归入任何一期,或者两边算百分比时分母不同。两者都指向同一个要查的东西——统计口径。

先查分母:这三个百分比是相对谁算的?是全部采集事件,还是门后的单细胞?碎片与聚集体有没有被算进去?两个分析用的是不是同一个父群?——只有确认口径一致,后面比较 S 与 G2/M 才有意义。

顺带说一句:百分比接近,也不代表峰的位置一致。G0/G1 那两个数几乎相同,但它们只是比例;要比较峰位,看的是拟合峰的均值,峰宽看的是峰 CV——这些信息都不在这张图上。

二、拿到原图,按这个顺序查

如果两份报告对不上,不要一上来就争「哪个算法对」。按下面四步走,多数分歧在前三步就能定位。

① 是不是同一份 FCS

同一管样本可能被重复采集多次,也可能分别导出过不同版本。先确认两边读的是同一个文件、同一批事件。这一步听起来多余,但它是*常见的分歧来源之一。

② 单细胞门是否一致

一边可能先排除了碎片与聚集体,另一边直接用全部事件。分母不同,比例必然不同。打开两边的门控树,看父群是不是同一个。

③ 4C 附近有没有双联体

DNA 样本很容易聚集:固定、离心、重悬,每一步都可能让细胞粘在一起。当两个 2C 细胞作为同一个事件通过检测区时,积分信号可能接近 4C,于是落进 G2/M 所在的区域。

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图 2 · 左:DNA-A 对 DNA-H 的散点。单细胞沿对角线分布;双联体因面积增大而偏离对角线,可据此圈出单细胞。右:未排除双联体时,4C 附近会多出一块,把 G2/M 抬高。

实际操作是:先看实测的 DNA-A 对 DNA-H(或 DNA-A 对 DNA-W)分布,沿着单细胞所在的那条带圈门,再比较门前后 4C 区的变化。FSC-H 对 FSC-A 也能用来排粘连,但它反映的是细胞大小;对 DNA 双联体,用 DNA 通道本身更直接。

④ 对照区间线与拟合成分

前两步都核对过之后,剩下的差异才真正属于「区间法 vs 拟合法」。

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图 3 · 左:同一条直方图,把 G2/M 的左边界分别画在 A、B 两个位置,S 区 与G2/M区大小随之改变。右:把同一条曲线拆成 G1、S、G2 三个成分——注意 S 成分与两侧峰尾是重叠的,这正是两种读法会给出不同结果的原因。

为什么 S 期特别容易出问题?因为 G0/G1 与 G2/M 是两座峰,位置由 DNA 含量决定(2C 与 4C),可以客观描述;而 S 期细胞的 DNA 含量在 2C 与 4C 之间连续分布,直方图上并不存在一条「正确的分界线」。

区间法数的是「落在指定荧光范围内的事件有多少」;拟合估计的是「每个成分对整条直方图的贡献有多大」。S 期与两侧峰尾有重叠,边界一动,区间占比就可能跟着变——而拟合要处理的是这段重叠怎么分配。

模型也不是*答案。 常用模型有 Dean-Jett-Fox、Watson Pragmatic 等,FlowJo 官方文档就指出:不同模型对同一组数据给出的比例可能相差明显。所以关键不是「必须用某个软件」,而是——交代清楚用的是哪个模型、哪些参数,并在同一研究内保持一致。

三、怎么看出一份报告做了拟合

仪器自带软件能不能做拟合,各家不一样。与其记软件名,不如直接在报告或软件里找证据:

  • 看有没有模型名
    Dean-Jett-Fox、Watson Pragmatic、Diploid / Aneuploid;
  • 看有没有峰 CV以及拟合优度
    ModFit 报 RCS(约化卡方),FlowJo 报 RMSD(均方根偏差),两者按各自口径解读,不能互换;
  • 看有没有拟合叠加图
    一条原始直方图,加上各期成分曲线。

三条都有,说明做了拟合;只有区间和百分比,那就是区间法。多数仪器自带软件属于后者——以 CytoFLEX 配的 CytExpert 为例,它面向「圈门 + 统计」,给出的是区间占比;模型拟合通常要另配软件。具体到你的版本,用上面三条去核对*快。

只能用区间法时,报告里至少要写清楚四件事:三条区间的边界位置、是否做了单细胞门、门后事件数与分母、以及这是「区间法估算」。这样即使没有拟合,别人也能照着复核。

至于出图:只放一张柱状图,读者无法判断这些百分比是怎么来的。能说明问题的图,是把拟合曲线叠在原始直方图上。

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图 4 · 左边只有三段区间;右边把拟合曲线叠在原始直方图上,并标出峰 CV、拟合优度与事件数。右侧为示意图,数值仅作位置示例。

四、这些数字能支持什么结论

回到*常见的场景:给药后 G2/M 从 6.8% 升到 24.2%,能不能写成「药物导致 M 期阻滞」?

不能。 DNA 含量直方图只能说明「4C 细胞变多了」。细胞停在 G2 还是停在 M,两者的 DNA 含量完全一样,直方图分不出来。要回答这个问题,需要另一个维度的信息。

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关于 EdU 要说准确一点:单次脉冲的 EdU 联合 DNA 含量,能看到的是「有多少细胞在标记窗口内发生了 DNA 合成」,以及这些细胞处在什么 DNA 含量位置。要把「进入 S 期的细胞变少」和「进入后合成受抑」分开,还需要设计时间点与对照,不能只凭一次标记下结论。

这也是为什么一份周期报告应当交代方法:同样是「G2/M 升高」,用 DNA 含量单独解释,和结合 p-Histone H3 解释,能得出的结论完全不同。

五、*后总结

这类分歧,*后往往不是「谁算错了」,而是两边在算不同的东西:一个数区间里的事件,一个估计成分的贡献;一个分母是全部事件,一个是门后单细胞。

所以拿到两份对不上的报告,*的*步不是换软件重算,而是把两边的门控树、分母、区间线摆在一起看。这一步做完,多数差异会自己现形。

区间法回答的是「我把线画在这里,区间里有多少细胞」,
拟合法回答的是「这条曲线由哪几个成分叠加而成,各占多少」。
两种答案都对,但必须说清楚是哪一种。


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