質譜流式細胞技術

質譜流式細胞技術(Mass Cytometry)是利用質譜原理對單細胞進行多參數檢測的流式技術。它繼承了傳統流式細胞儀的高速分析的特點,又具有質譜檢測的高分辨能力,是流式細胞技術一個新的發展方向。

基本概念:

質譜流式細胞技術(Mass Cytometry)是利用質譜原理對單細胞進行多參數檢測的流式技術。它繼承了傳統流式細胞儀的高速分析的特點,又具有質譜檢測的高分辨能力,是流式細胞技術一個新的發展方向。

基本原理:

傳統流式細胞技術和質譜流式細胞技術相比,主要有兩點不同:第一、標籤系統的不同,前者主要使用各種螢光基團作為抗體的標籤,後者則使用各種金屬元素作為標籤;第二、檢測系統的不同,前者使用雷射器和光電倍增管作為檢測手段,而後者使用ICP質譜技術作為檢測手段。

如圖中所示,用金屬標籤抗體標記的細胞進入質譜流式細胞儀後,逐個通過ICP質譜檢測裝置,然後對每個細胞中各種金屬標籤進行定量檢測,進而得知每個細胞中各目標蛋白的含量 。

技術優勢:

螢光基團發射光譜一般比較寬,其間往往會發生重疊,會帶來一些問題:一方面限制了檢測通道的數量(<20個);另一方面,它會帶來嚴重的串色問題,很多通道的信號需要複雜的補償計算。由於利用ICP質譜作為檢測手段,與傳統流式細胞技術相比,質譜流式細胞技術具有以下優勢 :

第一、通道數量增加到上百個

質譜流式細胞儀中的ICP質譜裝置具有非常寬的原子量檢測範圍(88~210Da),因此可以同時檢測上百個不同的參數。

第二、通道間無干擾,無需計算補償

ICP質譜具有超高的分辨能力,可以完全區分開用來標記的各種元素(如右圖所示)。實驗數據表明,其相鄰通道間的干擾<0.3%,基本可以忽略不計,無需計算補償。這樣不僅使實驗流程得到簡化,也節約了標本和試劑。

第三、金屬標籤數量多,並具有極低的背景

用來作為標籤的金屬元素在細胞中的含量極低,而金屬標籤與細胞組分的非特異性結合能力極低,所以信號的背景極低。目前用來標記抗體的金屬標籤有30多種,隨著技術進步,更多元素可以用來作為標籤,其種類會進一步增加。

第四、多樣化的數據處理方式,實現對樣品的深入分析 。

質譜流式細胞儀通道數量的激增帶來信息量的成倍增長。傳統的流式分析方法已經不能完全滿足需要,所以需要對數據進行各種降維處理,提取出其中包含的有用的生物學信息。常用的分析方法有:SPADE、PCA、viSNE以及Gemstone等。

套用領域:

質譜流式細胞技術可以實現對細胞群體進行精準的免疫分型,對細胞內信號傳導網路進行全面的分析,分析細胞亞群之間的功能聯繫,以及對於大量樣品的高通量多參數檢測。在造血、免疫、幹細胞、癌症以及藥物篩選等多個領域的研究有著廣泛的套用前景 。

發展現狀:

目前,質譜流式技術還處於起步階段,美國DVS Sciences公司研發的質譜流式細胞儀已經發展到第二代,即CyTOF2 質譜流式細胞儀(CyTOF2 Mass Cytometer)。在國內,這一技術尚屬空白,東勝創新正在進行相關的技術推廣 。

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