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质谱流式技术——蛋白水平的单细胞技术[新品推荐]

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2013年12月31日 来源:东胜创新

摘要:

  在蛋白质水平,流式一直是最为常用的单细胞分析手段。但是由于串色等问题的困扰,流式通常只能进行6~10种蛋白的同时检测。质谱流式技术的出现给研究者带来了惊喜。利用分辨力超强的质谱技术以及独特的金属标记抗体,CyTOF2质谱流式细胞仪在检测通道数量和信号质量两方面都有了质的提升。

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单细胞技术在近年来的发展迅速,随着单细胞测序、单细胞转录组等技术的不断发展,人类从DNA、RNA的水平深入了解了细胞群体异质性。在蛋白质水平,流式一直是最为常用的单细胞分析手段。但是由于串色等问题的困扰,流式通常只能进行6~10种蛋白的同时检测。

质谱流式技术的出现给研究者带来了惊喜。利用分辨力超强的质谱技术以及独特的金属标记抗体,CyTOF2质谱流式细胞仪在检测通道数量和信号质量两方面都有了质的提升。


 
图1. 相对于传统流式(左),质谱流式信号(右)具有更多的通道和更好的信号分辨力

相比传统流式,质谱流式具有以下优势:

第一、通道数量增加到上百个   
质谱流式细胞仪中的ICP质谱装置具有非常宽的原子量检测范围(88~210Da),因此可以同时检测上百个不同的参数。

第二、通道间无干扰,无需计算补偿
ICP质谱具有超高的分辨能力,可以完全区分开用来标记的各种元素(如右图所示)。这样不仅使实验流程得到简化,也节约了标本和试剂。

第三、采用独特的金属标签抗体,背景极低
采用新概念的金属标签抗体,金属离子通过多聚螯和物共价的结合在抗体的不变区。由于细胞本身不含这些作为标签的金属元素,所以没有传统流式的“自发荧光”,信号背景极低。

应用实例:Discover more, Imagine more.

庞大的检测通道数量,赋予质谱流式技术前所未有的数据获取能力,它可以使研究者从有限的样品中得到更多的科学信息。

(一)对骨髓细胞的分析
斯坦福大学Nolan实验室,利用31通道的检测对骨髓样品进行分析。整个细胞群体被分为分成约30个亚群,并对各群细胞中的18个信号通路分子进行分析。


 
图2. To read cells' minds——质谱流式可以对骨髓细胞进行的细致分类和信号通路分析

(2)T细胞成熟过程分析
更重要的,结合生物信息学对质谱流式数据进行数据挖掘,可以使我们了解到更多生命过程的细节以及细胞群体的异质性。例如,通过对T细胞25个表面、功能标志物的表达数据进行处理,可以直接分析出T细胞从原始的Naive T细胞到效应T细胞的整个成熟过程。


 
图3. 质谱流式对T细胞成熟过程的分析

(3)药物筛选
另外,由于标签种类丰富,该技术还可以广泛的应用到各种筛选实验中,例如抗原决定簇的筛选、药物筛选等。也正是由于其强大的数据获取能力,它甚至可以成为单细胞蛋白质组学研究的得力工具。


  
图4. Nature子刊封面文章,通过高通量的流式分析进行药物筛选

未来,随着对生命过程的研究的不断深入,我们需要了解越来越多的单细胞信息,质谱流式细胞技术正是顺应了这一潮流,在国际上多次获奖。2011年《Nature Methods》将其评为“最受关注的单细胞技术”;同年,该技术被美国《科学家》杂志评为年度10大科学创新;该技术的专利拥有者——DVS Science公司刚刚被加拿大LSO组织授予2014年度最佳生命科学公司的称号。  

延伸阅读:

东胜创新:CyTOF质谱流式仪介绍

CyTOF相关讲座

(http://www.ebiotrade.com/)
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