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質(zhì)譜流式細胞技術(shù)服務(wù)的質(zhì)譜流式細胞技術(shù)（mass cytometry，MC）就是將ICP-MS應用到單個細胞的分析，原理是用純化的單元素同位素標記抗體，然后使用ICP-MS檢測該元素離子峰。操作流程簡單，如圖1所示，首先細胞用帶有金屬元素（一般是鑭系金屬）的特異性抗體標記3-4，然后被送入質(zhì)譜流式細胞儀，細胞以單個細胞液滴狀態(tài)被霧化后進入高溫等離子體，產(chǎn)生自由原子，四級桿選擇只通過鑭系金屬質(zhì)量范圍內(nèi)的離子，去除其余離子，利用飛行時間質(zhì)譜（TOF mass spectrometry）檢測鑭系金屬離子的相對信號強度。
傳統(tǒng)流式細胞術(shù)用熒光基團作為報告分子，通過對發(fā)射光強度定量以確定目標分子的表達量，但熒光基團發(fā)射譜常有重合，尤其是在同一個實驗中進行多參數(shù)測量的情況下，難以區(qū)分多個熒光基團。質(zhì)譜流式細胞技術(shù)使用單一分子量的穩(wěn)定鑭系金屬代替熒光基團作為報告分子，元素質(zhì)譜分析儀能夠通過分子量準確區(qū)分不同原子質(zhì)量，并且不同鑭系金屬質(zhì)量沒有信號重疊，增加了定量的準確性。
目前，質(zhì)譜流式細胞技術(shù)可以同時對51個靶蛋白進行檢測，每秒檢測1000個細胞，平均每天可檢測100個樣品，檢測限為100個拷貝分子，已經(jīng)過驗證的鑭系金屬標記抗體種類超過400種；除常規(guī)蛋白外，質(zhì)譜流式細胞技術(shù)還可用于蛋白翻譯后修飾1，蛋白降解產(chǎn)物5，檢測細胞存活率，細胞大小，mRNA轉(zhuǎn)錄子表達量6，DNA合成速率7以及蛋白酶活性8等的測定。
質(zhì)譜流式細胞技術(shù)（CyTOF，Cytometry by Time-of-Flight）是一種高通量單細胞多參數(shù)分析技術(shù)，通過金屬標簽抗體替代傳統(tǒng)熒光標記，結(jié)合質(zhì)譜檢測，突破熒光信號重疊的限制。
核心流程：
標記細胞：
抗體偶聯(lián)穩(wěn)定金屬同位素（如鑭系元素：???Tb、???Ho等），替代傳統(tǒng)熒光染料。
單細胞懸液與金屬標簽抗體孵育，標記表面/胞內(nèi)蛋白、磷酸化位點等。
電離與檢測：
細胞逐個通過霧化器進入等離子體，高溫電離為帶電離子。
離子經(jīng)**飛行時間質(zhì)譜（TOF）**按質(zhì)荷比（m/z）分離，檢測金屬信號。
數(shù)據(jù)分析：
金屬信號強度對應蛋白表達量，結(jié)合單細胞分辨率，生成高維數(shù)據(jù)矩陣。
通過算法（如t-SNE、UMAP）進行細胞亞群分型及功能解析。
核心作用：解碼單細胞的“多維身份”
1. 免疫圖譜繪制
免疫分型：同時檢測40+種標記（如CD3、CD4、CD8、PD-1、Ki-67），精細劃分T細胞、B細胞、NK細胞等亞群。
功能狀態(tài)解析：分析細胞因子（IFN-γ、TNF-α）、磷酸化信號（pSTAT3、pERK）動態(tài)。
案例：揭示腫瘤浸潤T細胞耗竭標志物（如TIM-3、LAG-3）共表達模式。
2. 腫瘤微環(huán)境研究
異質(zhì)性解析：區(qū)分腫瘤細胞、基質(zhì)細胞、免疫細胞及其相互作用。
耐藥機制挖掘：追蹤藥物處理前后腫瘤細胞信號通路（如PI3K/AKT/mTOR）變化。
案例：鑒定乳腺癌中化療耐藥相關(guān)的干細胞樣亞群。
3. 藥物開發(fā)與療效預測
靶點驗證：多維度評估藥物對靶蛋白（如HER2、EGFR）及下游信號的影響。
生物標志物發(fā)現(xiàn)：篩選與治療響應相關(guān)的細胞亞群特征（如高PD-L1+巨噬細胞比例）。
技術(shù)優(yōu)勢：超越傳統(tǒng)流式的“降維打擊”
核心優(yōu)勢詳解：
無信號重疊：金屬同位素質(zhì)量差異顯著，避免熒光溢漏，提升多參數(shù)檢測能力。
超高復用性：單次實驗可同時分析細胞表型、功能狀態(tài)及信號通路激活。
樣本保護：固定后樣本可長期保存，適合回顧性研究和多中心協(xié)作。
精準定量：金屬信號強度與抗體結(jié)合量嚴格線性相關(guān)，數(shù)據(jù)更可靠。
應用場景：從科研到臨床的“多面手”
1. 基礎(chǔ)研究
發(fā)育生物學：追蹤胚胎發(fā)育中細胞命運決定的分子軌跡。
免疫代謝：解析T細胞代謝重編程（如糖酵解 vs. 氧化磷酸化）與功能關(guān)聯(lián)。
2. 臨床轉(zhuǎn)化
疾病分型：基于單細胞特征定義新的疾病亞型（如紅斑狼瘡免疫亞群）。
療效監(jiān)控：動態(tài)監(jiān)測CAR-T治療后患者免疫重建狀態(tài)。
3. 藥物開發(fā)
靶點篩選：高通量評估候選藥物對免疫細胞亞群的特異性影響。
毒性評估：檢測藥物對肝、腎細胞凋亡及應激信號通路的激活。
未來趨勢：從單細胞蛋白組到多組學整合
CyTOF正與單細胞轉(zhuǎn)錄組（scRNA-seq）、空間組學技術(shù)融合，實現(xiàn)：
多組學關(guān)聯(lián)：蛋白表達與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合分析。
空間分辨率：結(jié)合多重離子成像（IMC），揭示細胞在組織中的空間互作。
多路質(zhì)譜流式細胞技術(shù)
正如蛋白質(zhì)組學中的非標記定量，質(zhì)譜流式細胞技術(shù)對靶點的定量準確性也受到不同儀器離子化效率的差異、儀器狀態(tài)等的影響；同時，傳統(tǒng)的質(zhì)譜流式細胞技術(shù)每次只能檢測一個樣品，通量較低。因此，質(zhì)量標簽細胞條碼技術(shù)（mass-tag cellular barcoding，MCB）應運而生。
細胞經(jīng)過藥物等處理后，用多聚甲醛固定后，使用MCB試劑對不同樣本的細胞進行條形碼標記，然后將不同樣本混合后進行常規(guī)質(zhì)譜流式細胞分析前處理和檢測。最終通過檢測條形碼對應的元素離子，對細胞進行樣品歸類。
