腫瘤研究新工具GET! 中國團隊研發無標記質譜流式技術“
2022年3月，北京大學韓國軍團隊與清華大學張新榮教授團隊合作，開發出用于免疫細胞與腫瘤相互作用研究的新一代免標記單細胞質譜流式技術(label-free mass cytometry，CyESI-MS)。該項目獲得了2021年北京大學“臨床醫學+X”青年專項的支持。研究成果發表在《化學科學》雜志，題為“Dynamic metabolic change of cancer cells induced by natural killer cells at the single-cell level studied by label-free mass cytometry”。
質譜流式細胞技術(mass cytometry)是利用質譜原理對單細胞進行多參數檢測的流式技術，繼承了傳統流式細胞儀的高速分析的特點，又具有質譜檢測的高分辨能力。目前質譜流式細胞技術采用的儀器是CyTOF(Cytometry by Time-Of-Flight)，以電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)作為檢測裝置，其原理是用純化的單元素同位素標記抗體，然后使用ICP-MS檢測該元素離子峰。
質譜流式細胞技術可同時檢測的通道多，可操作性強，成本低，為單細胞分析提供了強有力的工具，對生物醫學前沿領域的基礎科研與臨床應用起到巨大的推動作用。作為一種新興的單細胞檢測技術，質譜流式細胞技術仍在不斷發展和進步中，CyESI-MS就是其在非抗體免疫標記的單細胞代謝組學質譜檢測方向的新突破。
CyESI-MS通過優化設計靜電場與氣液鞘流單細胞進樣裝置實現了獨立細胞中代謝小分子在線電噴霧離子化。該技術應用于研究腫瘤免疫治療中天然殺傷性NK細胞對腫瘤細胞代謝過程的影響。同時，該新技術為免疫細胞與癌細胞的相互作用機理研究提供了建立單細胞代謝圖譜的有效手段，并為單細胞多組學結合的研究提出了新的解決方法。
天然殺傷性NK細胞是人體最重要的免疫細胞之一，是免疫系統中識別和殺死癌細胞的初始免疫成分。與B淋巴細胞和T淋巴細胞不同，NK細胞介導的免疫反應無需引入抗原即可直接產生細胞毒性，因此NK細胞殺傷癌細胞的綜合能力更強。隨著近年來NK細胞療法的巨大進步，NK細胞的應用將成為對抗癌細胞的更強有力的武器。
研究團隊利用 CyESI-MS在單細胞水平上研究了NK細胞誘導的癌細胞的動態代謝物變化。隨著NK細胞(效應細胞)和癌細胞(靶細胞)比例的增加，癌細胞的代謝物指紋圖譜連續發生變化，谷胱甘肽(GSH)、肌酸、谷氨酸和牛磺酸等19種與細胞凋亡相關的代謝物也發生了變化。
研究結果表明，NK細胞誘導的癌細胞凋亡是一個代謝物不斷變化的過程。即使在同一個細胞系中，個體癌細胞仍然對NK細胞表現出不同的敏感性。我們的工作將為使用代謝物評估NK細胞的毒性提供新的思路，并揭示NK細胞在異質個體癌細胞中誘導的細胞凋亡過程。
癌癥是人類健康的大敵，人口增長、社會老齡化以及癌癥相關的危險因素隨著科技的發展更加廣泛等使癌癥在現代社會愈加“流行”。目前癌癥治療仍然是現代醫學難以攻克的難關。尋找癌癥防治方法需要對癌細胞進行深入研究，而新技術的出現將大大推進相關的研究進展，也增加了人類治愈癌癥的希望。
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