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

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

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

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

Výhody

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

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

1. ↑ ^{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 . ISSN 0003-2700. DOI: 10.1021/ac901049w. (po anglicky)
2. ↑ ^{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 . ISSN 0340-7004. DOI: 10.1007/s00262-013-1416-8. (po anglicky)
3. ↑ ^{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 . DOI: 10.1016/j.coi.2018.03.023. (po anglicky)
4. ↑ 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 . ISSN 0958-1669. DOI: 10.1016/j.copbio.2014.07.004. (po anglicky)
5. ↑ BRODIN, Petter. The biology of the cell – insights from mass cytometry. The FEBS Journal, 2019, roč. 286, čís. 8, s. 1514 – 1522. Dostupné online . ISSN 1742-4658. DOI: 10.1111/febs.14693. (po anglicky)
6. ↑ 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 . ISSN 1664-3224. DOI: 10.3389/fimmu.2018.01672. (English)
7. ↑ 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 . ISSN 0090-9556. DOI: 10.1124/dmd.114.060798. (po anglicky)