质谱流式细胞技术服务的质谱流式细胞技术（mass cytometry，MC）就是将ICP-MS应用到单个细胞的分析，原理是用纯化的单元素同位素标记抗体，然后使用ICP-MS检测该元素离子峰。操作流程简单，如图1所示，首先细胞用带有金属元素（一般是镧系金属）的特异性抗体标记3-4，然后被送入质谱流式细胞仪，细胞以单个细胞液滴状态被雾化后进入高温等离子体，产生自由原子，四级杆选择只通过镧系金属质量范围内的离子，去除其余离子，利用飞行时间质谱（TOF mass spectrometry）检测镧系金属离子的相对信号强度。
传统流式细胞术用荧光基团作为报告分子，通过对发射光强度定量以确定目标分子的表达量，但荧光基团发射谱常有重合，尤其是在同一个实验中进行多参数测量的情况下，难以区分多个荧光基团。质谱流式细胞技术使用单一分子量的稳定镧系金属代替荧光基团作为报告分子，元素质谱分析仪能够通过分子量准确区分不同原子质量，并且不同镧系金属质量没有信号重叠，增加了定量的准确性。
目前，质谱流式细胞技术可以同时对51个靶蛋白进行检测，每秒检测1000个细胞，平均每天可检测100个样品，检测限为100个拷贝分子，已经过验证的镧系金属标记抗体种类超过400种；除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰1，蛋白降解产物5，检测细胞存活率，细胞大小，mRNA转录子表达量6，DNA合成速率7以及蛋白酶活性8等的测定。
质谱流式细胞技术（CyTOF，Cytometry by Time-of-Flight）是一种高通量单细胞多参数分析技术，通过金属标签抗体替代传统荧光标记，结合质谱检测，突破荧光信号重叠的限制。
核心流程：
标记细胞：
抗体偶联稳定金属同位素（如镧系元素：???Tb、???Ho等），替代传统荧光染料。
单细胞悬液与金属标签抗体孵育，标记表面/胞内蛋白、磷酸化位点等。
电离与检测：
细胞逐个通过雾化器进入等离子体，高温电离为带电离子。
离子经**飞行时间质谱（TOF）**按质荷比（m/z）分离，检测金属信号。
数据分析：
金属信号强度对应蛋白表达量，结合单细胞分辨率，生成高维数据矩阵。
通过算法（如t-SNE、UMAP）进行细胞亚群分型及功能解析。
核心作用：解码单细胞的“多维身份”
1. 免疫图谱绘制
免疫分型：同时检测40+种标记（如CD3、CD4、CD8、PD-1、Ki-67），精细划分T细胞、B细胞、NK细胞等亚群。
功能状态解析：分析细胞因子（IFN-γ、TNF-α）、磷酸化信号（pSTAT3、pERK）动态。
案例：揭示肿瘤浸润T细胞耗竭标志物（如TIM-3、LAG-3）共表达模式。
2. 肿瘤微环境研究
异质性解析：区分肿瘤细胞、基质细胞、免疫细胞及其相互作用。
耐药机制挖掘：追踪药物处理前后肿瘤细胞信号通路（如PI3K/AKT/mTOR）变化。
案例：鉴定乳腺癌中化疗耐药相关的干细胞样亚群。
3. 药物开发与疗效预测
靶点验证：多维度评估药物对靶蛋白（如HER2、EGFR）及下游信号的影响。
生物标志物发现：筛选与治疗响应相关的细胞亚群特征（如高PD-L1+巨噬细胞比例）。
技术优势：超越传统流式的“降维打击”
核心优势详解：
无信号重叠：金属同位素质量差异显著，避免荧光溢漏，提升多参数检测能力。
超高复用性：单次实验可同时分析细胞表型、功能状态及信号通路激活。
样本保护：固定后样本可长期保存，适合回顾性研究和多中心协作。
精准定量：金属信号强度与抗体结合量严格线性相关，数据更可靠。
应用场景：从科研到临床的“多面手”
1. 基础研究
发育生物学：追踪胚胎发育中细胞命运决定的分子轨迹。
免疫代谢：解析T细胞代谢重编程（如糖酵解 vs. 氧化磷酸化）与功能关联。
2. 临床转化
疾病分型：基于单细胞特征定义新的疾病亚型（如红斑狼疮免疫亚群）。
疗效监控：动态监测CAR-T治疗后患者免疫重建状态。
3. 药物开发
靶点筛选：高通量评估候选药物对免疫细胞亚群的特异性影响。
毒性评估：检测药物对肝、肾细胞凋亡及应激信号通路的激活。
未来趋势：从单细胞蛋白组到多组学整合
CyTOF正与单细胞转录组（scRNA-seq）、空间组学技术融合，实现：
多组学关联：蛋白表达与基因调控网络联合分析。
空间分辨率：结合多重离子成像（IMC），揭示细胞在组织中的空间互作。
多路质谱流式细胞技术
正如蛋白质组学中的非标记定量，质谱流式细胞技术对靶点的定量准确性也受到不同仪器离子化效率的差异、仪器状态等的影响；同时，传统的质谱流式细胞技术每次只能检测一个样品，通量较低。因此，质量标签细胞条码技术（mass-tag cellular barcoding，MCB）应运而生。
细胞经过药物等处理后，用多聚甲醛固定后，使用MCB试剂对不同样本的细胞进行条形码标记，然后将不同样本混合后进行常规质谱流式细胞分析前处理和检测。最终通过检测条形码对应的元素离子，对细胞进行样品归类。
质谱流式细胞技术服务应用领域
在医学科研领域的应用
寻找与疾病发生、发展、复发相关的生物标志物（早期诊断、伴随诊断、复发预测）
免疫系统动态监测，寻找与临床结果相关的生物标志物（治疗有效人群筛选、药效分析、预后评估）
辅助进行疾病分型、分级
特定人群、部位的免疫特征分析（如孕妇、胎儿、肠道等）
在药物研发领域的应用
临床前研究：
药理学阐述（先导化合物、激酶抑制剂、抑制剂等）
药物对免疫系统的影响分析
临床研究：
临床试验患者入组优化
联合用药疗效分析
治疗后免疫动态监测，寻找与临床结果相关的生物标志物
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