質譜流式細胞儀：蛋白水平的單細胞技術

　　【摘要】在蛋白質水平，流式一直是最為常用的單細胞分析手段。但是由于串色等問題的困擾，流式通常只能進行6～10種蛋白的同時檢測。質譜流式技術的出現給研 究者帶來了驚喜。利用分辨力超強的質譜技術以及獨特的金屬標記抗體，CyTOF2質譜流式細胞儀在檢測通道數量和信號質量兩方面都有了質的提升。

　　單細胞技術在近年來的發展迅速，隨著單細胞測序、單細胞轉錄組等技術的不斷發展，人類從DNA、RNA的水平深入了解了細胞群體異質性。在蛋白質水平，流式一直是最為常用的單細胞分析手段。但是由于串色等問題的困擾，流式通常只能進行6～10種蛋白的同時檢測。

　　質譜流式技術的出現給研究者帶來了驚喜。利用分辨力超強的質譜技術以及獨特的金屬標記抗體，CyTOF2質譜流式細胞儀在檢測通道數量和信號質量兩方面都有了質的提升。

　圖1. 相對于傳統流式（左），質譜流式信號（右）具有更多的通道和更好的信號分辨力

　　相比傳統流式，質譜流式具有以下優勢：

　　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）。這樣不僅使實驗流程得到簡化，也節約了標本和試劑。

　　第三、采用獨特的金屬標簽抗體，背景極低

　　采用新概念的金屬標簽抗體，金屬離子通過多聚螯和物共價的結合在抗體的不變區。由于細胞本身不含這些作為標簽的金屬元素，所以沒有傳統流式的“自發熒光”，信號背景極低。

　　應用實例：Discover more, Imagine more.

　　龐大的檢測通道數量，賦予質譜流式技術前所未有的數據獲取能力，它可以使研究者從有限的樣品中得到更多的科學信息。

　　（一）對骨髓細胞的分析

　　斯坦福大學Nolan實驗室，利用31通道的檢測對骨髓樣品進行分析。整個細胞群體被分為分成約30個亞群，并對各群細胞中的18個信號通路分子進行分析。

圖2. To read cells' minds——質譜流式可以對骨髓細胞進行的細致分類和信號通路分析

　　（2）T細胞成熟過程分析

　　更重要的，結合生物信息學對質譜流式數據進行數據挖掘，可以使我們了解到更多生命過程的細節以及細胞群體的異質性。例如，通過對T細胞25個表面、功能標志物的表達數據進行處理，可以直接分析出T細胞從原始的Naive T細胞到效應T細胞的整個成熟過程。

圖3. 質譜流式對T細胞成熟過程的分析

　　（3）藥物篩選

　　另外，由于標簽種類豐富，該技術還可以廣泛的應用到各種篩選實驗中，例如抗原決定簇的篩選、藥物篩選等。也正是由于其強大的數據獲取能力，它甚至可以成為單細胞蛋白質組學研究的得力工具。

　　圖4. Nature子刊封面文章，通過高通量的流式分析進行藥物篩選

　　未來，隨著對生命過程的研究的不斷深入，我們需要了解越來越多的單細胞信息，質譜流式細胞技術正是順應了這 一潮流，在國際上多次獲獎。2011年《Nature Methods》將其評為“最受關注的單細胞技術”；同年，該技術被美國《科學家》雜志評為年度10大科學創新；該技術的ZL擁有者——DVS Science公司剛剛被加拿大LSO組織授予2014年度最佳生命科學公司的稱號。

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　　東勝創新：CyTOF質譜流式儀介紹