成像质谱流式原理简介---Imaging Mass Cytometry

成像质谱流式技术

IMC Workflow [1]

一般的流式细胞仪是用于细胞悬浮液的分析，但对于固态的组织切片则无能为力。IMC结合了激光消融（Laser ablation），可以将经过带有同位素的抗体或者探针标记的组织切片的一部分变为等离子态，送入流式质谱进行分析。

机器每次会用激光在组织切片上消融一小块区域。如果每次激光消融的区域越小，也就能得到组织切片中更加细致的蛋白表达数据。之后会在腔室中充入惰性气体，这类气体会带着这些等离子体进入质谱流式仪。通过检测同位素的含量，就可以推测在这一片区域中，被标记的蛋白或核酸的含量。当整片组织被扫描完之后，我们可以获得每一个点的信息，并以此为依据重建整个组织的图像。

通常利用213nm波长，直径为1μm的激光在100-200Hz的频率下对组织进行消融，相邻两个点之间造成的互相污染不到2%。但这样的速度依然十分缓慢，分析一个的区域需要将近8个小时。

抗体设计与选择

通常来说，在免疫组化实验中拥有较好表现的抗体在IMC中都有较好的表现。质谱流式的同位素大多数来自镧系元素，再加上一些非镧系元素（如：铋，金，铂），大概有40多种。我们可以标记的抗体不能超过这些同位素的数量，所以每次实验前需要标记哪些抗体需要谨慎选择。

Lanthanide series (Wikipedia)

在Fluidigm的官网上，我们可以查到其提供的抗体所结合的同位素有35种：

141Pr 142Nd 143Nd 144Nd 145Nd 146Nd 147Sm 148Nd 149Sm 150Nd
151Eu 152Sm 153Eu 154Sm 155Gd 156Gd 158Gd 159Tb 160Gd 161Dy
162Dy 163Dy 164Dy 165Ho 166Er 167Er 168Er 169Tm 170Er 171Yb
172Yb 173Yb 174Yb 175Lu 176Yb
(Date: 2019.08.21)

误差问题

Bondenmiller在一篇文章中提到过 [2]，流式的荧光信号会溢出影响到临近的通道，而对于质谱流式而言，这个问题没有那么严重，但是也存在着较少量的干扰。这个问题可以通过计算一个溢出矩阵并据此对数据进行补偿来减少这一部分的误差。

Spillover matrix calculated based on single-stained beads

参考文献

[1] Chang, Q., Ornatsky, O. I., Siddiqui, I., Loboda, A., Baranov, V. I., & Hedley, D. W. (2017). Imaging mass cytometry. Cytometry part A, 91(2), 160-169.
[2] Chevrier, S., Crowell, H. L., Zanotelli, V. R., Engler, S., Robinson, M. D., & Bodenmiller, B. (2018). Compensation of signal spillover in suspension and imaging mass cytometry. Cell systems, 6(5), 612-620.