質(zhì)譜流式技術(shù)（Mass Cytometry）在藥物開發(fā)和生物制品表征中的潛力巨大。質(zhì)譜流式細(xì)胞術(shù)將質(zhì)譜技術(shù)與流式細(xì)胞儀相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對單個(gè)細(xì)胞的生化成分進(jìn)行深入研究，幫助我們理解疾病機(jī)制，驗(yàn)證藥物的效果，發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點(diǎn)以及增強(qiáng)生物制藥質(zhì)量控制。這在生物藥物表征中非常有用，它可以幫助解決以下一些問題：

單細(xì)胞層次的分子表征：傳統(tǒng)的質(zhì)譜技術(shù)通常需要大量的樣本以獲取可靠的結(jié)果，而質(zhì)譜流式技術(shù)則可以分析單個(gè)細(xì)胞的生化成分，這可以幫助我們更深入地理解細(xì)胞的生物學(xué)特性。

生物分子的定量分析：質(zhì)譜流式技術(shù)可以對細(xì)胞內(nèi)的生物分子進(jìn)行定量分析，包括蛋白質(zhì)、代謝物和其他生物分子。

細(xì)胞異質(zhì)性的研究：細(xì)胞群體中的細(xì)胞并非完全相同，它們之間的差異可能影響疾病的發(fā)展和治療的效果。質(zhì)譜流式技術(shù)可以幫助我們研究這種細(xì)胞異質(zhì)性。

百泰派克生物科技BTP采用基于Fluidigm Helios流式細(xì)胞儀（Mass Cytometry System for Single Cell Analysis）用于單細(xì)胞質(zhì)譜分析，該平臺能夠完成包括單細(xì)胞捕獲、cDNA合成、實(shí)時(shí)定量PCR分析、目標(biāo)區(qū)域擴(kuò)增以及質(zhì)譜流式細(xì)胞分析。

除了癌癥，質(zhì)譜流式也可以在包括自身免疫病、病毒感染等多種疾病機(jī)制研究和免疫檢測中發(fā)揮關(guān)鍵作用（圖1）。

病毒（Virus）是一類非細(xì)胞形態(tài)的微生物。主要有以下列基本特征：個(gè)體微小，僅具有一種類型的核酸，或DNA或RNA；嚴(yán)格的活細(xì)胞（真核或原核細(xì)胞）內(nèi)復(fù)制增殖；具有受體連結(jié)蛋白(receptor binding protein)，與敏感細(xì)胞表面的病毒受體連結(jié)，進(jìn)而感染細(xì)胞。病毒體在細(xì)胞外是處于靜止?fàn)顟B(tài)，基本上與無生命的物質(zhì)相似，當(dāng)病毒進(jìn)入活細(xì)胞后便發(fā)揮其生物活性。由于病毒缺少完整的酶系統(tǒng)，不具有合成自身成份的原料和能量，也沒有核糖體，因此決定了它的專性寄生性，必須侵入易感的宿主細(xì)胞，依靠宿主細(xì)胞的酶系統(tǒng)、原料和能量復(fù)制病毒的核酸，借助宿主細(xì)胞的核糖體翻譯病毒的蛋白質(zhì)。病毒這種增殖的方式叫做“復(fù)制（Replication）”。病毒復(fù)制的過程分為吸附、穿入、脫殼、生物合成及裝配釋放五個(gè)步驟，又稱復(fù)制周期(Replication cycle)。

機(jī)體抗病毒感染免疫應(yīng)答包括非特異性免疫與特異性免疫。前者指獲得性免疫力產(chǎn)生之前，機(jī)體對病毒初次感染的天然抵抗力，主要為單核吞噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞及干擾素等的作用。后者指抗體介導(dǎo)的和細(xì)胞介導(dǎo)的抗病毒作用。質(zhì)譜流式和高維分析工具能夠深入評估病毒感染重塑的特定宿主抗原，并揭示了感染細(xì)胞的特征，使它們能夠存活和持續(xù)存在，以及可以響應(yīng)并可能控制病毒復(fù)制的免疫細(xì)胞。因此，質(zhì)譜流式在HIV，新冠，乙肝，帶狀皰疹等多種病毒感染研究中發(fā)揮重要作用（圖2）。

為了表征對HIV感染的易感性，有研究通過單細(xì)胞質(zhì)譜流式術(shù)對受感染的扁桃體T細(xì)胞進(jìn)行表型分析，并創(chuàng)建了全面的圖譜，以確定CD4+ T細(xì)胞的哪些亞群支持HIV融合和生產(chǎn)性感染。通過降維、聚類和統(tǒng)計(jì)方法來比較HIV融合和HIV感染的細(xì)胞，以解釋病毒擾動(dòng)，研究確定了幫助HIV進(jìn)入機(jī)體但不支持病毒基因表達(dá)的記憶CD4 + T細(xì)胞子集，這些細(xì)胞表達(dá)高水平的 CD127（IL-7 受體），被認(rèn)為是長壽的淋巴細(xì)胞。在HIV感染患者中，表達(dá)CD127的細(xì)胞優(yōu)先定位于病毒復(fù)制有限的濾泡外淋巴系統(tǒng)區(qū)?；贑yTOF的表型與區(qū)分選擇性感染和病毒受體調(diào)節(jié)的分析方法相結(jié)合，可以用作病毒檢測工具（圖3）。

CyTOF不僅可以對生產(chǎn)性感染的細(xì)胞進(jìn)行詳細(xì)分析，還可以對未經(jīng)歷生產(chǎn)性感染的細(xì)胞進(jìn)行研究，包括優(yōu)先被HIV殺死的細(xì)胞。通過評估感染結(jié)束時(shí)哪些細(xì)胞缺失，同時(shí)通過PP-SLIDE進(jìn)行感染相關(guān)的重塑，發(fā)現(xiàn)CD4 + Tm細(xì)胞的一些亞群對生產(chǎn)性感染的敏感性相對較低，對CXCR4熱帶HIV誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡非常敏感。這些細(xì)胞可以通過HIV共受體CXCR4的高表達(dá)、中藥表型（CCR7+CD62L +）以及檢查點(diǎn)分子（PD1、CTLA4）和活化標(biāo)志物（CD69、CD25、HLADR）的低表達(dá)來定義。相比之下，對HIV誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡具有低表達(dá)的CXCR4，Tem表型（CCR7-CD62L-）和檢查點(diǎn)/活化標(biāo)志物（PD1，CTLA4，CD69，CD25和HLADR）的高表達(dá)。這些數(shù)據(jù)表明，最容易受到HIV感染的細(xì)胞不一定是最容易受到HIV誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡的細(xì)胞，并提供了對HIV流產(chǎn)或旁觀者殺死的機(jī)制的見解（圖4）。

對于COVID-19感染，目前已有超過一百篇文獻(xiàn)報(bào)道了使用了質(zhì)譜流式進(jìn)行研究的結(jié)果。為了確定細(xì)胞和分子水平上免疫反應(yīng)元件的哪些特定改變與SARS-CoV-2有關(guān)，有研究從19名無癥狀和12名有癥狀的SARS-CoV-2pos受試者、47名年齡/性別匹配的輕度或中度COVID-19患者和27名正常受試者中獲取血樣，并使用44-plex CyTOF、RNA-seq和Olink的聯(lián)合檢測方法對他們進(jìn)行研究（圖5）。研究表明無癥狀和有癥狀的受試者都表現(xiàn)出許多易于檢測的免疫學(xué)改變，包括CD107alow經(jīng)典單核細(xì)胞、中間單核細(xì)胞、非經(jīng)典單核細(xì)胞和CD62Lhi CD8+T幼稚細(xì)胞的頻率顯著下降，血漿STC1水平降低，但CD4+ NKT細(xì)胞的頻率增加。相互關(guān)系分析顯示了一種特殊的癥狀前免疫類型，主要表現(xiàn)為單核細(xì)胞過度活化和分化受阻，這可能是感染引起的淋巴細(xì)胞衰竭和免疫抑制。

除了感染前后的免疫學(xué)特征，質(zhì)譜流式還可以測定滅活疫苗誘導(dǎo)的機(jī)體免疫學(xué)特征。有研究監(jiān)測和分析了接受三劑疫苗的受試者的抗體效力和強(qiáng)化注射所引起的抗體反應(yīng)。該研究在一個(gè)多中心合作中進(jìn)行，招募了360名20-74歲的健康成年人。參與者在0、1和7個(gè)月時(shí)接受了國藥集團(tuán)/BBIBP COVID-19滅活疫苗的第一、第二和加強(qiáng)劑量的注射。在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測疫苗誘導(dǎo)的病毒特異性抗體水平（SARS-COV-2-IgA/IgM/IgG），代用病毒中和試驗(yàn)（sVNT），并在接種前和第二劑后一個(gè)月使用CyTOF方法分析免疫細(xì)胞和標(biāo)志物的空間分布和比例。CyTOF數(shù)據(jù)顯示了抗體的活躍產(chǎn)生和免疫環(huán)境的變化。