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Citometría de masas

Citómetro de masas CyTOF.

La citometría de masas es una técnica de espectrometría de masas basada en la espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente y la espectrometría de masas de tiempo de vuelo que se utiliza para la determinación de las propiedades de las células ( citometría ). [1] [2] En este enfoque, los anticuerpos se conjugan con elementos isotópicamente puros , y estos anticuerpos se utilizan para marcar las proteínas celulares. Las células se nebulizan y se envían a través de un plasma de argón , que ioniza los anticuerpos conjugados con metales. Las señales de metal se analizan luego mediante un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo. El enfoque supera las limitaciones de la superposición espectral en la citometría de flujo al utilizar isótopos discretos como un sistema indicador en lugar de fluoróforos tradicionales que tienen amplios espectros de emisión. [3]

Comercialización

La tecnología de etiquetado y el desarrollo de instrumentos se llevaron a cabo en la Universidad de Toronto y DVS Sciences, Inc. [1] [4] CyTOF (citometría por tiempo de vuelo) fue comercializada inicialmente por DVS Sciences en 2009. En 2014, Fluidigm adquirió DVS Sciences [5] para convertirse en una empresa de referencia en tecnología de células individuales. [6] En 2022, Fluidigm recibió una inyección de capital y cambió su nombre a Standard BioTools. [7] CyTOF, CyTOF2, Helios (CyTOF3) y CyTOF XT [8] (cuarta generación) se han comercializado hasta ahora. Fluidigm vende una variedad de conjugados de metal-anticuerpo de uso común y un kit de conjugación de anticuerpos.

Citometría de masas por imágenes (IMC)

La citometría de masas por imágenes (IMC) es una técnica de imágenes relativamente nueva, surgida de la tecnología CyTOF (citometría por tiempo de vuelo) previamente disponible, que combina la espectrometría de masas con la ablación láser UV para generar pseudoimágenes de muestras de tejido. [9] [10] Este enfoque agrega resolución espacial a los datos, lo que permite el análisis simultáneo de múltiples marcadores celulares en resolución subcelular y su distribución espacial en secciones de tejido. [9] [11] El enfoque IMC, de la misma manera que CyTOF , se basa en la detección de anticuerpos marcados con metal mediante espectrometría de masas de tiempo de vuelo, lo que permite la cuantificación de hasta 40 marcadores simultáneamente. [12] [13]

Análisis de datos

Los datos de citometría de masas CyTOF se registran en tablas que enumeran, para cada célula, la señal detectada por canal, que es proporcional al número de anticuerpos marcados con el isótopo del canal correspondiente unido a esa célula. Estos datos se formatean como archivos FCS, que son compatibles con el software de citometría de flujo tradicional. Debido a la naturaleza de alta dimensión de los datos de citometría de masas, también se han desarrollado nuevas herramientas de análisis de datos. [14]

El análisis de datos de citometría de masas por imágenes tiene su especificidad debido a la diferente naturaleza de los datos obtenidos. En términos de análisis de datos, tanto la IMC como la CyTOF generan grandes conjuntos de datos con alta dimensionalidad que requieren métodos computacionales especializados para el análisis. Sin embargo, los datos generados por la IMC pueden ser más difíciles de analizar debido a la complejidad adicional de los datos y la necesidad de herramientas y procesos específicos para el análisis de imágenes digitales, mientras que los datos generados por CyTOF generalmente se analizan utilizando software de citometría de flujo convencional. Milosevic ha brindado una descripción general completa de las técnicas de análisis de datos de la IMC en [15] .

Ventajas y desventajas

Las ventajas incluyen una superposición mínima en las señales de metal, lo que significa que el instrumento es teóricamente capaz de detectar 100 parámetros por célula, se pueden inferir redes de señalización celular enteras de manera orgánica sin depender de conocimientos previos y un experimento bien construido produce grandes cantidades de datos. [3]

Las desventajas, en el caso de CyTOF , incluyen que la velocidad de flujo práctica es de alrededor de 500 células por segundo frente a varios miles en la citometría de flujo y los reactivos disponibles actualmente limitan el uso del citómetro a alrededor de 50 parámetros por célula. Además, la citometría de masas es un método destructivo y las células no se pueden clasificar para un análisis posterior. En el caso de IMC, la resolución de los datos es relativamente baja (1 μm2/píxel), la técnica también es destructiva, la adquisición de los datos también es muy lenta y requiere equipo y experiencia especializados y costosos.

Aplicaciones

La citometría de masas tiene aplicaciones de investigación en campos médicos como la inmunología , la hematología y la oncología . Se ha utilizado en estudios de hematopoyesis , [16] ciclo celular , [17] expresión de citocinas y respuestas de señalización diferencial.

El MC se ha utilizado en varios campos de investigación, como la biología del cáncer , la inmunología y la neurociencia , para proporcionar una comprensión más completa de la arquitectura de los tejidos y las interacciones celulares. [18] [19] [20] [21] [22] [23]

Referencias

  1. ^ por Dmitry Bandura ; Vladimir Baranov ; Olga Ornatsky ; Scott D. Tanner ; Kinach R; Lou X; Pavlov S; Vorobiev S; Dick JE; Antonov A (2009). "Citometría de masas: técnica para inmunoensayo multidiana de células individuales en tiempo real basado en espectrometría de masas de tiempo de vuelo con plasma acoplado inductivamente". Química analítica . 81 (16): 6813–6822. doi :10.1021/ac901049w. PMID  19601617.
  2. ^ Di Palma, Serena; Bodenmiller, Bernd (2015). "Descifrando poblaciones celulares en tumores mediante citometría de masas unicelular". Current Opinion in Biotechnology . 31 : 122–129. doi :10.1016/j.copbio.2014.07.004. ISSN  0958-1669. PMID  25123841.
  3. ^ ab Spitzer, Matthew H.; Nolan, Garry P. (2016). "Citometría de masas: células individuales, muchas características". Cell . 165 (4): 780–791. doi :10.1016/j.cell.2016.04.019. ISSN  0092-8674. PMC 4860251 . PMID  27153492. 
  4. ^ Ornatsky, O; Bandura D; Baranov V; Nitz M; Winnick MA; Tanner S (30 de septiembre de 2010). "Análisis altamente multiparamétrico por citometría de masas". Journal of Immunological Methods . 361 (1–2): 1–20. doi :10.1016/j.jim.2010.07.002. PMID  20655312.
  5. ^ "Fluidigm | Notas de prensa | FLUIDIGM ADQUIRIRÁ DVS SCIENCES". www.fluidigm.com . Consultado el 11 de noviembre de 2015 .
  6. ^ "Carta abierta a los clientes de Fluidigm y DVS Sciences, Inc." (PDF) . Fluidigm y DVS Sciences, Inc. 13 de febrero de 2014 . Consultado el 4 de julio de 2014 .
  7. ^ "Standard BioTools| Notas de prensa | Infusión de capital de Fluigigm" www.globenewswire.com . Consultado el 22 de enero de 2022 .
  8. ^ "CyTOF XT". StandardBio . 2021-05-21 . Consultado el 8 de diciembre de 2022 .
  9. ^ ab Giesen, Charlotte; Wang, Hao AO; Schapiro, Denis; Zivanovic, Nevena; Jacobs, Andrea; Hattendorf, Bodo; Schüffler, Peter J; Grolimundo, Daniel; Buhmann, Joachim M; Brandt, Simone; Varga, Zsuzsanna; Salvaje, Peter J; Günther, Detlef; Bodenmiller, Bernd (2014). "Imágenes altamente multiplexadas de tejidos tumorales con resolución subcelular mediante citometría de masas". Métodos de la naturaleza . 11 (4): 417–422. doi :10.1038/nmeth.2869. ISSN  1548-7091. PMID  24584193. S2CID  205422590.
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