质谱流式细胞术应用文章分析——癌症：肿瘤细胞异质性图谱-百泰派克生物科技BTP

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。

癌症是全球范围内人类的主要死亡原因之一。在过去 30 年中，识别驱动基因修饰一直是癌症研究的核心目标，从而产生了癌症基因组图谱 （TCGA）和癌症体细胞突变目录 （COSMIC） 等，其中包括广泛的大规模、系统测序研究，这些研究构成了主要肿瘤类型突变异常的综合目录。

近年来，对于癌症的研究开始关注肿瘤-免疫过程（图1），尤其是肿瘤微环境（TME）中的免疫状态。免疫细胞异质性和各种细胞亚群的存在使TME免疫分析复杂化。此外，肿瘤团块内免疫的空间分布是显着影响免疫细胞获得促肿瘤或抗肿瘤功能的关键参数。考虑基因组学、转录组学、表观基因组学和蛋白质组学的多组学观点对于揭示TME的免疫复杂性是必要的。

肿瘤和免疫系统这两个交织系统相互作用的内在复杂性带来了相当大的挑战，需要全面的方法来检测肿瘤起始和进展期间以及治疗调节后的癌症免疫。几种已建立的新型高通量技术能够生成必要的数据，从而为机制理解提供基础，并最终增加受益于癌症免疫治疗的患者数量。二代测序（NGS）技术不仅提供了可以挖掘免疫相关参数的大型数据集。但也越来越多地用于临床环境，为癌症治疗提供信息。此外，单细胞RNA测序（scRNA-seq）和质谱流式技术（CyTOF）等新技术已经成熟，并首次能够在单细胞水平上精确表征分子过程。质谱流式技术已经在肿瘤的早期检测，免疫图谱绘制等多个领域被应用。

除了肿瘤中的免疫细胞，质谱流式也可以通过相关指标设置来检测肿瘤细胞的异质性。

2021年，斯坦福大学Wendy J Fantl团队对22例高级别浆液性卵巢肿瘤（HGSOC）样本的肿瘤进行分解，取超过800，000个活的单细胞进行质谱流式分析（图2）。应用多参数CyTOF在单细胞水平上解剖HGSOC，目的是鉴定与肿瘤发展和耐药性有关的临床相关细胞亚群，并有可能提供新的治疗靶点。

与免疫细胞表型指标不同，该研究设计41种抗体的组合，其中包括4种抗体，允许对活肿瘤细胞进行手动设门，其余37种用于描述HGSOC肿瘤生物学特征，其中使用CD45、FAP和CD31的手动设门分别从分析中排除免疫细胞、基质细胞和血管细胞。cPARP抗体用于筛选出非活肿瘤细胞（图3）。

文章使用CyTOF抗体小组询问HGSOC生物学的特征，结合无监督的计算分析，我们确定了在整个肿瘤中共同出现的值得注意的细胞类型。除了一个主要的细胞亚群外，每个肿瘤都有比较罕见的细胞表型。其中一个组别共同表达E-cadherin和vimentin（EV），表明它们在上皮间质转化中的潜在作用，这被成对的相关分析所证实。此外，结果较差的患者的肿瘤有另一种罕见的细胞类型，即共同表达波形蛋白、HE4和cMyc的频率增加。尽管该疾病的基因组复杂性已得到认可，但这里发现的特定细胞表型为治疗干预和疾病监测提供了数据支持。

也有文章报道使用质谱流式技术研究了NSCLC细胞系和原发性肺腺癌的异质性。以单细胞分辨率研究了人NSCLC腺癌细胞A549、H1975和H1650的13种标志物的表达模式：GLUT1、MCT4、CA9、TMEM45A、CD66、CD274、CD24、CD326、泛角蛋白、TRA-1-60、半乳糖凝集素-3、半乳糖凝集素-1和EGFR（图4）。研究发现GLUT1，MCT4，CA9，TMEM45A和CD66的高表达与肿瘤组织相关。