Hmotnostná cytometria
Hmotnostná cytometria (mass cytometry, inak aj CyTOF – Cytometry by Time-Of-Flight) je technikou hmotnostnej spektrometrie slúžiacej k charakterizácii jednotlivých buniek vo forme multiparametrických dát. K získavaniu informácii o jednotlivých bunkách slúži princíp time-of-flight (čas letu) hmotnostnej spektrometrie s indukčne viazanou plazmou (ICP-MS – inductively coupled plasma mass spectrometer).[1] V posledných rokoch našla mnoho uplatnení najmä ako náhrada prietokovej cytometrie pri multiparametrickej single-cell analýze (analýza jednotlivých buniek) pri veľkom počte sledovaných vlastností.
Princíp metódy[upraviť | upraviť zdroj]
Meraná vzorka je označená protilátkami proti hľadanej štruktúre značenými čistými stabilnými izotopmi ťažkých kovov prechodných prvkov (asi 100 atómov/protilátku) Po injekcii buniek do prístroja sú bunky unášané prúdom argónu do plazmy, kde sú častice vaporizované, atomizované a ionizované. Ľahšie ióny (<100 Da) sú unášané argónom mimo detekčnú oblasť, ióny ťažkých kovov sú zamerané do plošného zväzku v akcelerátore. Z akcelerátoru sú impulzom vyslané k detektoru. Ľahšie ióny letia rýchlejšie a dopadajú na detektor skôr ako ťažšie ióny, čo je princípom rozlíšenia a detekcie.[2]
Spracovanie dát[upraviť | upraviť zdroj]
Súčasťou hmotnostného cytometra je softvér konvertujúci namerané dáta do štandardného cytometrického formátu (FCS). Následne môžu byť dáta spracované klasickými softvérmi pre prietokovú cytometriu, rovnako i novo tvorenými samostatnými softvérmi pre hmotnostnú cytometriu s novými funkciami a nesupervizovanou analýzou.[2][3]
Použitie[upraviť | upraviť zdroj]
V súčasnosti nachádza hmotnostná cytometria najväčšie uplatnenie v imunológii a onkológii, aj vďaka možnosti tzv. barcodingu buniek (označenie buniek „čiarovým kódom“).[3][4] Ďalšou výhodou umožňujúcou uplatnenie v onkológii je aj možná analýza tkaniva (napríklad tkanivého rezu). Uskutočniteľné sú aj epigenetické analýzy a meranie proteínov i nukleových kyselín (proteómu i transkriptómu) v rámci jednej bunky.[5] Ďalším možným využitím hmotnostnej cytometrie je štúdium obnovy funkcie kostnej drene po jej transplantácii.[6] V neposlednom rade sa hmotnostná cytometria používa aj na vývoj nových liečiv.[7]
Porovnanie s prietokovou cytometriou[upraviť | upraviť zdroj]
Výhody[upraviť | upraviť zdroj]
Medzi jednoznačnú výhodu hmotnostnej cytometrie oproti prietokovej cytometrii patrí možnosť merania vyššieho počtu parametrov, nakoľko odpadá problém spektrálneho prekryvu fluoroforov a s tým aj následná nepotrebnosť kompenzácie.[1] V súčasnosti je možné merať približne 40 – 50 parametrov, v budúcnosti je možné rozšírenie až na asi 100 parametrov.[2][3] Ďalšou výhodou hmotnostnej cytometrie je aj možnosť absolútnej kvantifikácie daného parametru.[1]
Nevýhody[upraviť | upraviť zdroj]
Jednou z nevýhod hmotnostnej cytometrie je nemožnosť sortingu (keďže bunky sú počas analýzy zničené). Oproti prietokovej cytometrii je stále najväčšou nevýhodou rádovo nižšia rýchlosť hmotnostnej cytometrie, a s tým súvisiaca aj maximálna veľkosť vzorky.[1] Taktiež má hmotnostná cytometria v súčasnosti o niečo nižšiu senzitivitu a vyššiu stratu buniek pred meraním.[2] Problémom môže byť aj neúplná čistota izotopov, ktorá sa väčšinou pohybuje do 1% prímesí.[3] Nevýhodou môže byť aj v súčasnosti stále vysoká cena prístroja a s tým súvisiaca nižšia dostupnosť.[2]
Referencie[upraviť | upraviť zdroj]
- ↑ a b c d BANDURA, Dmitry R.; BARANOV, Vladimir I.; ORNATSKY, Olga I.. Mass Cytometry: Technique for Real Time Single Cell Multitarget Immunoassay Based on Inductively Coupled Plasma Time-of-Flight Mass Spectrometry. Analytical Chemistry, 2009-08-15, roč. 81, čís. 16, s. 6813 – 6822. Dostupné online [cit. 2020-06-30]. ISSN 0003-2700. DOI: 10.1021/ac901049w. (po anglicky)
- ↑ a b c d e TANNER, Scott D.; BARANOV, Vladimir I.; ORNATSKY, Olga I.. An introduction to mass cytometry: fundamentals and applications. Cancer Immunology, Immunotherapy, 2013 – 05, roč. 62, čís. 5, s. 955 – 965. Dostupné online [cit. 2020-06-30]. ISSN 0340-7004. DOI: 10.1007/s00262-013-1416-8. (po anglicky)
- ↑ a b c d SIMONI, Yannick; CHNG, Melissa Hui Yen; LI, Shamin. Mass cytometry: a powerful tool for dissecting the immune landscape. Current Opinion in Immunology, 2018 – 04, roč. 51, s. 187 – 196. Dostupné online [cit. 2020-06-30]. DOI: 10.1016/j.coi.2018.03.023. (po anglicky)
- ↑ DI PALMA, Serena; BODENMILLER, Bernd. Unraveling cell populations in tumors by single-cell mass cytometry. Current Opinion in Biotechnology, 2015-02-01, roč. 31, čís. Analytical Biotechnology, s. 122 – 129. Dostupné online [cit. 2020-06-30]. ISSN 0958-1669. DOI: 10.1016/j.copbio.2014.07.004. (po anglicky)
- ↑ BRODIN, Petter. The biology of the cell – insights from mass cytometry. The FEBS Journal, 2019, roč. 286, čís. 8, s. 1514 – 1522. Dostupné online [cit. 2020-06-30]. ISSN 1742-4658. DOI: 10.1111/febs.14693. (po anglicky)
- ↑ STERN, Lauren; MCGUIRE, Helen; AVDIC, Selmir. Mass Cytometry for the Assessment of Immune Reconstitution After Hematopoietic Stem Cell Transplantation. Frontiers in Immunology, 2018, roč. 9. Dostupné online [cit. 2020-06-30]. ISSN 1664-3224. DOI: 10.3389/fimmu.2018.01672. (English)
- ↑ ATKURI, Kondala R.; STEVENS, Jeffrey C.; NEUBERT, Hendrik. Mass Cytometry: A Highly Multiplexed Single-Cell Technology for Advancing Drug Development. Drug Metabolism and Disposition, 2015-02-01, roč. 43, čís. 2, s. 227 – 233. PMID 25349123. Dostupné online [cit. 2020-06-30]. ISSN 0090-9556. DOI: 10.1124/dmd.114.060798. (po anglicky)