CyTOF：质谱流式细胞技术

　　中文名：质谱流式细胞技术

　　外文名：Mass Cytometry

　　技 术：流式技术

　　区 别：标签系统的不同

　　技术优势：通道数量增加到上百个

　　基本概念：

　　质谱流式细胞技术（Mass Cytometry）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。

　　基本原理：

　　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。

质谱流式细胞技术原理

　　如图中所示，用金属标签抗体标记的细胞进入质谱流式细胞仪后，逐个通过ICP质谱检测装置，然后对每个细胞中各种金属标签进行定量检测，进而得知每个细胞中各目标蛋白的含量[1] 。

　　技术优势：

　　荧光基团发射光谱一般比较宽，其间往往会发生重叠，会带来一些问题：一方面限制了检测通道的数量（<20个）；另一方面，它会带来严重的串色问题，很多通道的信号需要复杂的补偿计算。由于利用ICP质谱作为检测手段，与传统流式细胞技术相比，质谱流式细胞技术具有以下优势[2] ：

荧光基团发射光谱（上）与原子质量谱（下）的比较

　　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）。实验数据表明，其相邻通道间的干扰<0.3%，基本可以忽略不计，无需计算补偿。这样不仅使实验流程得到简化，也节约了标本和试剂。

　　第三、金属标签数量多，并具有极低的背景

　　用来作为标签的金属元素在细胞中的含量极低，而金属标签与细胞组分的非特异性结合能力极低，所以信号的背景极低。目前用来标记抗体的金属标签有30多种，随着技术进步，更多元素可以用来作为标签，其种类会进一步增加。

　　第四、多样化的数据处理方式，实现对样品的深入分析[3] 。

　　质谱流式细胞仪通道数量的激增带来信息量的成倍增长。传统的流式分析方法已经不能完全满足需要，所以需要对数据进行各种降维处理，提取出其中包含的有用的生物学信息。常用的分析方法有：SPADE、PCA、viSNE以及Gemstone等。

　　应用领域：

　　质谱流式细胞技术可以实现对细胞群体进行精准的免疫分型，对细胞内信号传导网络进行全面的分析，分析细胞亚群之间的功能联系，以及对于大量样品的高通量多参数检测。在造血、免疫、干细胞、癌症以及药物筛选等多个领域的研究有着广泛的应用前景[4-5] 。

人骨髓细胞的精细免疫分型

　　发展现状：

　　目前，质谱流式技术还处于起步阶段，美国DVS Sciences公司研发的质谱流式细胞仪已经发展到第二代，即CyTOF2 质谱流式细胞仪（CyTOF2 Mass Cytometer）。

　　参考资料

　　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质谱流式细胞仪 ．