看HCS和單細(xì)胞ICP-MS技術(shù)如何從單細(xì)胞水平推動(dòng)腫瘤治療

瀏覽次數(shù)：3795　發(fā)布日期：2019-9-9　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

6月25日，在太平洋彼岸，由Nature主辦珀金埃爾默協(xié)辦的網(wǎng)絡(luò)直播中，多倫多大學(xué)的David Andrews博士^[1]和來自悉尼大學(xué)的Elizabeth New博士^[2]結(jié)合珀金埃爾默解決方案，向我們展示單細(xì)胞水平分析推動(dòng)下的前沿癌癥研究。大家可以在微信文末獲得完整視頻的鏈接，同時(shí)我們特意做了視頻的漢化，并提供雙語字幕，讓大家的學(xué)習(xí)更加輕松有效。

高內(nèi)涵應(yīng)用的臨床轉(zhuǎn)化

David Andrews博士關(guān)注高內(nèi)涵應(yīng)用的臨床轉(zhuǎn)化，致力于利用病人來源的腫瘤細(xì)胞（Patient-derived cell,PDC）模型實(shí)現(xiàn)腫瘤治療的精準(zhǔn)醫(yī)療。在該研究中，Opera Phenix 高內(nèi)涵平臺在20X物鏡配置下（臨床轉(zhuǎn)化考量），主導(dǎo)基于1536孔板的高通量細(xì)胞表型篩選。

基于體外模型進(jìn)行藥效預(yù)測的一大挑戰(zhàn)就是在支持高通量篩選的同時(shí)，如何保證樣本的病理生理相關(guān)性。針對血液瘤樣本，David Andrews利用小分子化合物模擬體內(nèi)微環(huán)境，在不過度改變細(xì)胞命運(yùn)的情況下對PDC進(jìn)行一定的重編程。并在此基礎(chǔ)上，David Andrews通過多種染料分析了常見的細(xì)胞活力指標(biāo)，包括細(xì)胞核形態(tài)、線粒體膜電位和凋亡等。

在單細(xì)胞解析中，David Andrews向我們強(qiáng)調(diào)了樣本的復(fù)雜性，需要利用機(jī)器自學(xué)習(xí)的優(yōu)勢來深度挖掘藥物處理后的表型變化。利用對照藥物，研究通過多指標(biāo)分析定義多種表型，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行臨床抗腫瘤藥物的藥效預(yù)測。通過分析藥物處理后的PDC細(xì)胞表型，不僅能預(yù)測針對特定病人的藥物治療有效性，還能挖掘藥物對應(yīng)的細(xì)胞表型，做到了細(xì)胞表型-藥物相互作用的深度分析。

最后的答疑環(huán)節(jié)也非常精彩，涉及到流式細(xì)胞技術(shù)、免疫治療、外泌體、臨床轉(zhuǎn)化和機(jī)器自學(xué)習(xí)等多個(gè)熱門方向。在答疑的過程中，David Andrews也強(qiáng)調(diào)了Opera Phenix 高內(nèi)涵平臺的Pre-scan和水鏡等優(yōu)勢，是能靈活用于從科研研究到臨床應(yīng)用開發(fā)的檢測平臺。

單細(xì)胞ICP-MS應(yīng)用優(yōu)勢

Elizabeth New博士則從金屬藥物和納米材料分析角度出發(fā)，展示了單細(xì)胞水平分析在腫瘤藥物研究中的應(yīng)用前景�，F(xiàn)階段，鉑類等金屬藥物已經(jīng)成為化療治療中的一線用藥，并且是多種聯(lián)合用藥的基礎(chǔ)。要了解金屬藥物和細(xì)胞之間的相互作用，我們離不開分析細(xì)胞對金屬的攝取和積累，探究藥物和蛋白&DNA之間的相互作用，以及藥物處理對整個(gè)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的影響。傳統(tǒng)的分析技術(shù)主要基于大量細(xì)胞的裂解液得出均一化的結(jié)果，因此受到金屬藥物代謝多樣性和腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性的挑戰(zhàn)。

針對金屬藥物代謝多樣性的難題，Elizabeth New利用熒光探針特異識別具有活性的鉑類藥物代謝中間體，并結(jié)合成像技術(shù)分析腫瘤細(xì)胞對藥物的攝取情況。類似地，基于流式技術(shù)的分析方法也可以從單細(xì)胞水平分析細(xì)胞的的氧化還原狀態(tài)。

眾所周知，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)需要解決的一大難題就是腫瘤異質(zhì)性分析。結(jié)合了電感耦合等離子體（ICP）的高溫電離特性的質(zhì)譜技術(shù)（ICP-MS）雖然極為靈敏，但無法從單細(xì)胞水平解析腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性。因此，單細(xì)胞ICP-MS分析技術(shù)因運(yùn)而生。在擁有質(zhì)譜靈敏度的同時(shí)，珀金埃爾默的單細(xì)胞ICP-MS解決方案僅需少量的細(xì)胞，就可完成多種細(xì)胞的胞內(nèi)金屬離子的特異檢測。這次報(bào)告中，Elizabeth New從金屬含量和納米顆粒分析兩個(gè)方向展示了單細(xì)胞ICP-MS的應(yīng)用優(yōu)勢。

基于單細(xì)胞ICP-MS分析的結(jié)果，我們可以看到隨著時(shí)間的推移，腫瘤細(xì)胞逐漸積累金屬藥物。同時(shí)對比順鉑敏感的腫瘤細(xì)胞株，耐受細(xì)胞株明顯攝取更少的金屬藥物。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明，血清饑餓導(dǎo)致的細(xì)胞周期變化不會影響細(xì)胞對藥物的攝取。針對納米金的研究，ICP-MS可直接用于分析懸液樣本中的顆粒大小和均一性等理化性質(zhì)，而單細(xì)胞ICP-MS則能從單細(xì)胞水平發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞對納米金顆粒攝取的異質(zhì)性。

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參考文獻(xiàn)

1.https://sunnybrook.ca/research/team/member.asp?m=514&page=172

2.https://sydney.edu.au/science/people/elizabeth.new.php

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