免疫分型：
免疫分型在流式细胞术的应用中最常见，它利用流式细胞术的独特能力同时分析混合细胞群的多个参数。免疫分型最基本的形式就是使荧光偶联抗体与细胞表面对应的抗原特异性结合，之后利用流式细胞仪，根据细胞表面的荧光对细胞做出分析。大多数抗原都有特定的分化亚群编号或者CD编号，对应的抗体用相同的方式命名。
大多数免疫细胞都有特定的CD标记，这些细胞标记称为谱系标记，用于定义特定细胞群，以便在每个免疫分型实验中进行额外分析。例如T细胞标记物(CD3, CD4, CD8)， B细胞标记物(CD19, CD20)，单核细胞标记物(CD14, CD11b)和NK细胞标记物(CD56, CD161)。
除了定义细胞群的谱系标记外，还使用其他标记来描述每个细胞群的特征。这些标记包括激活标记(CD69、CD25、CD62L)、记忆标记(CD45RO、CD27)、组织归巢标记(α4/β7)和趋化因子受体标记(CCR7、CCR5、CXCR4、CCR6)等。通常，免疫分型还针对细胞内标记物，如FoxP3(定义Treg细胞)、细胞因子(IFN-γ、TNF-α、IL-2定义Th1细胞)、增殖标记物(Ki67、CFSE)和抗原特异性标记物等。
抗原特异性反应：
在抗原特异性反应中，使用特定抗原刺激细胞，之后通过MHC多聚体来寻找细胞因子产生、细胞增殖、细胞激活、细胞记忆或抗原识别等。MHC多聚体是生物素化的MHC单体(MHC-I或MHC-II)以四聚体、五聚体或右旋聚体的形式结合在荧光链霉亲和素骨架上。这些MHC多聚体被“装上”特定的抗原，之后与识别该抗原的T细胞结合，用来表明T细胞对特定抗原的反应水平。抗原特异性反应通常用于疫苗研究。
胞内因子检测：

胞内细胞因子检测通常使用蛋白转运抑制剂(Brefeldin A或Monensin)处理细胞2-12小时，使细胞产生的各种细胞因子在胞内积累，便于更好地检测。在这个处理过程中，细胞可以被各种抗原刺激（例如疫苗中的多肽），以检测细胞的免疫反应。在蛋白质转运抑制剂处理完毕后，对细胞进行活力标记和细胞表面标记染色，之后进行固定和渗透，以使细胞因子抗体进入细胞内染色。

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