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单细胞质谱流式细胞技术入门

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2016年6月13日 来源:生物通

摘要:

  生命科学中的技术往往会朝着两个方向发展,其一就是增加细胞特征分析数量,用以同时分析细胞的不同特点,其二就是增加分析的分辨率,从而提高观测精确水平。近几十年里,流式细胞技术的发展满足了这两个要求,精确分析单个细胞的多种特征,帮助科学家们了解复杂或多级细胞系统中的分子机理。

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生物通报道:生命科学中的技术往往会朝着两个方向发展,其一就是增加细胞特征分析数量,用以同时分析细胞的不同特点,其二就是增加分析的分辨率,从而提高观测精确水平。近几十年里,流式细胞技术的发展满足了这两个要求,精确分析单个细胞的多种特征,帮助科学家们了解复杂或多级细胞系统中的分子机理。

近期研究人员将流式细胞技术与质谱分析技术结合在一起,发展出了质谱流式细胞技术(mass cytometry),这种融合技术能在单细胞水平上同时分析超过40种细胞参数,极大的增加了流式细胞分析评估复杂细胞系统和过程的能力。Cell杂志发表题为“Mass Cytometry: Single Cells, Many Features”综述,介绍了质谱流式细胞技术目前的现状,相关的仪器,主要涉及的应用范围,以及数据分析方法,和未来的发展前景。

单细胞分析

在每年Nature Methods盘点的年度技术中,总是会出现单细胞或者单分子之类的技术,这是因为培养基或者机体中的细胞存在多样性,或者说是异质性,这为许多实验分析造成了障碍。可以说,随着现代生物学的发展,“平均值”这个词已经不能满足我们的需要了,我们要了解细胞之间的差异性,单细胞研究应运而生。

但是要进行单细胞分析困难重重,从技术上说也存在几个方面的问题。首先无论是针对一个特异性大分子,还是在OMIC水平上进行分子分析,都存在单细胞提取物数量少,难以分析的困难,这甚至可以说是不可能完成的,因此增加灵敏度势在必行。

质谱流式细胞技术

Mass Cytometry简单来说,就是利用质谱原理对单细胞进行多参数检测的流式技术。它继承了传统流式细胞仪的高速分析的特点,又具有质谱检测的高分辨能力,是流式细胞技术一个新的发展方向。

我想了解Fluidigm 质谱流式技术的详细信息

来自多伦多大学和斯坦福大学的研究人员曾发表题为“Single-Cell Mass Cytometry of Differential Immune and Drug Responses Across a Human Hematopoietic Continuum”的文章,用同位素标记抗体,结合质谱分析的方法实现了同时对细胞表面多达一百种标记物的检测。

通常采用的荧光抗体标记细胞表面蛋白结合流式细胞术检测的方法,虽然能实现细胞分选,但只能够同时识别6-10种不同颜色的荧光,且还需尽量避免发生荧光重叠。而这项研究通过这个可以称为大量细胞计数法的方法,观察了人类骨髓产生的不同形态细胞中及表面的34种物质,不但能正确归类10多种不同类型的免疫细胞,还能观察到各类免疫细胞的内部变化,从而预知可能发生的变化。这将有助于更快更广泛的测量处方药对人体细胞的反应及功效,提前发现细胞病变,研发出针对个人的治疗药物。

基本原理

质谱流式细胞技术的核心当然就是两种实验平台的融合了:流式细胞技术与质谱技术。目前质谱流式细胞技术采用的仪器是CyTOF(Cytometry by Time-Of-Flight),其原理简单来说是利用质谱原理对单细胞进行多参数检测的流式技术,既继承了传统流式细胞仪的高速分析的特点,又具有质谱检测的高分辨能力。

传统流式细胞技术和质谱流式细胞技术相比,主要有两点不同:第一、标签系统的不同,前者主要使用各种荧光基团作为抗体的标签,后者则使用各种金属元素作为标签;第二、检测系统的不同,前者使用激光器和光电倍增管作为检测手段,而后者使用ICP质谱技术作为检测手段。

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