质谱流式细胞术应用文章分析——药物研发：药物分布/药代动力学/药效学

质谱流式技术（Mass Cytometry）在药物开发和生物制品表征中的潜力巨大。质谱流式细胞术将质谱技术与流式细胞仪相结合，能够实现对单个细胞的生化成分进行深入研究，帮助我们理解疾病机制，验证药物的效果，发现新的药物靶点以及增强生物制药质量控制。这在生物药物表征中非常有用，它可以帮助解决以下一些问题：

单细胞层次的分子表征：传统的质谱技术通常需要大量的样本以获取可靠的结果，而质谱流式技术则可以分析单个细胞的生化成分，这可以帮助我们更深入地理解细胞的生物学特性。

生物分子的定量分析：质谱流式技术可以对细胞内的生物分子进行定量分析，包括蛋白质、代谢物和其他生物分子。

细胞异质性的研究：细胞群体中的细胞并非完全相同，它们之间的差异可能影响疾病的发展和治疗的效果。质谱流式技术可以帮助我们研究这种细胞异质性。

百泰派克生物科技BTP采用基于Fluidigm Helios流式细胞仪（Mass Cytometry System for Single Cell Analysis）用于单细胞质谱分析，该平台能够完成包括单细胞捕获、cDNA合成、实时定量PCR分析、目标区域扩增以及质谱流式细胞分析。

质谱流式细胞技术（CyTOF）是多参数单细胞分析技术之一，可应用于药物研发的各个阶段，包括优化药物筛选流程、发现新型标志物、筛选药物有效人群、实现用药后的免疫监测和预测等。

药代动力学（PK）研究外部给予生物体的物质的命运，并深入了解药物如何在全身分布，但无法解释药物如何在细胞水平上起作用。药效学（PD）是研究一定药物浓度产生的生化和生理效应。然而，所涉及的微量化学物质所施加的技术限制了确定单个细胞在给药后如何受到特定药物影响的能力。随着单细胞检测和处理技术的快速发展，研究单细胞PK成为可能，尤其是在新型药物递送材料领域。

跟踪、检测和定量测量细胞和组织中纳米材料的能力推动了它们在生物医学中的日益普及。开发无标记、高分辨率和高维方法，同时可视化多种细胞类型的2D）材料，从而深入了解细胞功能和相互作用，以及它们在组织中的空间定位，对于将纳米材料转化为临床应用至关重要。有研究提出了一种基于质谱流式技术（CyTOF）和飞行时间离子束成像（MIBI-TOF）的多功能多重无标记单细胞检测策略。该策略“通过质质细胞术和MIBI-TOF设计对2D材料进行无标记sINgle细胞追踪”（LINKED），能够检测纳米材料并同时测量多个细胞和组织特征（图1）。

文章在70个原代人免疫细胞亚群中对此方法进行的检测和定量。与检测一起，质谱流式技术用于获取MXenes的几个生物学特征，例如它们的生物相容性和摄取后的细胞因子产生。通过酶标记，同时评估MXenes对细胞-细胞相互作用的介导。在小鼠中使用MXenes混合物的体内生物分布实验证实了检测策略的多功能性，并揭示了MXene在肝脏，血液，脾脏，肺和相关免疫细胞亚型中的积累。最后，将MIBI-TOF用于检测不同器官中的MXenes，揭示了这种材料的空间分布特征。

外泌体作为细胞间的交流者和多功能的药物载体正在被广泛研究。这些外泌体的生物分布特征对于评估它们的生物功能和药物输送效果至关重要。然而，目前的外泌体追踪技术依赖于荧光，由于可用通道的数量有限和光谱溢出，其缺点是产量低。有研究报告了一种工程方法的发展，即把含有金属同位素的插层剂加载到外泌体中，在单细胞水平上对外泌体的吸收进行量化。质谱流式技术与高度多变量的细胞表型相结合，能够高通量地识别外泌体的体内命运。

文章使用质控细胞术来分析体内细胞对外泌体的摄取。首先用核酸插入剂DDP标记外泌体，然后静脉注射到小鼠体内。注射后13小时，分离肝脏、脾脏和股骨。用13种同位素标记的抗体对13种表面标志物进行单细胞染色，并使用质谱细胞术进行分析。结果表明通过质谱流式技术在单细胞水平上成功检测了外泌体摄取，并且巨噬细胞和非免疫细胞（包括肝实质细胞、血管细胞和基质细胞）比其他免疫细胞吸收更多的外泌体（图2）。