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). 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 (&lt;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.
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.
Použitie.
V súčasnosti nachádza hmotnostná cytometria najväčšie uplatnenie v imunológii a onkológii, aj vďaka možnosti tzv. barcodingu buniek (označenie buniek „čiarovým kódom“). 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. Ďalším možným využitím hmotnostnej cytometrie je štúdium obnovy funkcie kostnej drene po jej transplantácii. V neposlednom rade sa hmotnostná cytometria používa aj na vývoj nových liečiv.
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. V súčasnosti je možné merať približne 40 – 50 parametrov, v budúcnosti je možné rozšírenie až na asi 100 parametrov. Ďalšou výhodou hmotnostnej cytometrie je aj možnosť absolútnej kvantifikácie daného parametru.
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. Taktiež má hmotnostná cytometria v súčasnosti o niečo nižšiu senzitivitu a vyššiu stratu buniek pred meraním. Problémom môže byť aj neúplná čistota izotopov, ktorá sa väčšinou pohybuje do 1% prímesí. Nevýhodou môže byť aj v súčasnosti stále vysoká cena prístroja a s tým súvisiaca nižšia dostupnosť.