中文名:質譜流式細胞技術
外文名:Mass Cytometry
技 術:流式技術
區 別:標簽系統的不同
技術優勢:通道數量增加到上百個
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、標簽系統的不同,前者主要使用各種熒光基團作為抗體的標簽,后者則使用各種金屬元素作為標簽;第二、檢測系統的不同,前者使用激光器和光電倍增管作為檢測手段,而后者使用ICP質譜技術作為檢測手段。
質譜流式細胞技術原理
如圖中所示,用金屬標簽抗體標記的細胞進入質譜流式細胞儀后,逐個通過ICP質譜檢測裝置,然后對每個細胞中各種金屬標簽進行定量檢測,進而得知每個細胞中各目標蛋白的含量[1] 。
技術優勢:
熒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復雜的補償計算。由于利用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[2] :
熒光基團發射光譜(上)與原子質量譜(下)的比較
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范圍(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、金屬標簽數量多,并具有極低的背景
用來作為標簽的金屬元素在細胞中的含量極低,而金屬標簽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簽有30多種,隨著技術進步,更多元素可以用來作為標簽,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[3] 。
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。
應用領域:
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絡進行全面的分析,分析細胞亞群之間的功能聯系,以及對于大量樣品的高通量多參數檢測。在造血、免疫、干細胞、癌癥以及藥物篩選等多個領域的研究有著廣泛的應用前景[4-5] 。
人骨髓細胞的精細免疫分型
發展現狀:
目前,質譜流式技術還處于起步階段,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)。
參考資料
1. Bendall, S.C., et al .Single-cell mass cytometry of differential immune and drug responses across a human hematopoietic continuum. :Science ,332(6030) :P687-96 .
2. Bendall, S.C., et al .A deep profiler's guide to cytometry : Nat Biotechnol. ,30(7) :p. 639-47. .
3. Turn high dimensional data into revolutionary knowledge. .dvssciences [引用日期2013-09-7] .
4. Bendall, S.C. and G.P. Nolan . From single cells to deep phenotypes in cancer. :Nat Biotechnol. ,30(7) :p. 639-47. .
5. Make the complex routine. .dvssciences [引用日期2013-09-7] .
6. CyTOF質譜流式細胞儀 .
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