Massa taussytometria (tai CyTOF varten Cytometry Time of Flight) on menetelmä analoginen virtaussytometrialla analysoida solupopulaatioita. Kuten virtaussytometria, massasytometria perustuu soluantigeenien spesifiseen leimaamiseen monoklonaalisilla vasta-aineilla . Kuitenkin, toisin kuin virtaussytometria, nämä vasta-aineet kytketään ei-radioaktiivisiin raskasmetallien isotooppiin ( fluorokromien sijasta ), jotka havaitaan massaspektrometrialla ( fotokerroinputkien sijasta ). Isotooppien käyttö mahdollistaa siten autofluoresenssiin tai spektrin päällekkäisyyteen liittyvien rajoitusten voittamisen ja siten suuremman määrän antigeenien havaitsemisen kuin virtaussytometriassa.
Massasytometri pystyy teoreettisesti havaitsemaan 135 erilaista isotooppia, joiden atomimassa vaihtelee välillä 75 - 209 Da. Käytännössä massasytometriassa käytettävien isotooppien määrä on rajoitettu 50: een, toisaalta, koska on välttämätöntä käyttää yksinomaan ei-soluisia isotooppeja, ja toisaalta, koska riittävän puhtaiden isotooppien lukumäärä on rajoitettu. Lantanidi perhe käytetään erityisesti massan sytometrialla, ei vain siksi, että useita isotooppeja tämän perheen ovat käytettävissä, jonka puhtaus on suurempi kuin 95%, ja nämä metallit eivät ole läsnä soluissa, mutta myös siksi, että metallien tämän perheen perhe on hyvin samanlaiset kemialliset ominaisuudet toisilleen. Polymeereihin kytketyt isotoopit voidaan konjugoida vasta-aineisiin pelkistämällä disulfidisiltoja osittain, jolloin polymeerien maleimidiryhmä voidaan kytkeä vasta-aineiden kysteiini-SH-ryhmiin. Näitä vasta-aineita voidaan sitten käyttää solujen leimaamiseen samalla tavalla kuin virtaussytometriassa. Lisäksi solut voidaan myös leimata sisplatiinilla niiden elinkelpoisuuden arvioimiseksi ja DNA: lla interkaloituvalla molekyylillä solujen havaitsemiseksi riippumatta niiden leimautumisesta antikorpilla.
Solut kulkevat sumuttimen läpi, joka muodostaa pisarakopan, joista kukin sisältää yhden solun. Nämä pisarat ionisoidaan sitten plasmassa, jolloin muodostuu ionipilviä, jotka käsittävät vasta-aineisiin liittyvät isotoopit, mutta myös erilaisia soluista tulevia atomeja (hiili, typpi ja happi). Ionipilvien kulkeminen kvadrupolin läpi mahdollistaa useimpien solujen atomielementtien eliminoinnin ja pitää vain raskaat isotoopit (> 100 Da), jotka sitten erotetaan lentokammiossa ja analysoidaan vastaavasti niiden atomimassasta lataussuhde .
Kuten virtaussytometrian kohdalla, massasytometrian avulla voidaan tunnistaa tarkat solupopulaatiot heterogeenisessä soluseoksessa ja liittää yksi tai useampi solupopulaatio tiettyyn fenotyyppiin. Massasytometrialla mitattu parametrien määrä ei kuitenkaan salli luotettavaa manuaalista analyysiä. Erityisesti mitattujen parametrien lukumäärä vastaa yhtä monta ulottuvuutta, ja analyysi on vastoin ulottuvuuden vitsauksen ongelmaa . Tämän ongelman kiertämiseksi klassinen massasytometrianalyysi sisältää erilaisten algoritmien käytön. Ensinnäkin ulottuvuuden vähennys heijastaa kunkin solun informaation kahteen ulottuvuuteen (tai enemmän algoritmeista riippuen) kunkin markkerin ilmentymisen mukaisesti, tarjoten ensimmäisen yksinkertaistetun visualisoinnin tutkittujen solupopulaatioiden kokonaisheterogeenisuudesta. Erilaiset algoritmit mahdollistavat myös erilaisten solupopulaatioiden ryhmien (klustereiden tai klustereiden) määrittämisen (ennen dimensiovähennystä tai sen jälkeen).
Yksi virtaussytometrian rajoituksista on erityisesti siinä, että vasta-aineet kytketään fluorokromeihin, joiden emissiospektrit ovat päällekkäisiä. Tämä ilmiö, jota kutsutaan spektraaliseksi päällekkäiseksi, vaatii sekä rajoittamaan fluorokromien lähettämien aallonpituuksien havaitsemista käyttämällä optisia suodattimia, jotka sijaitsevat ylävirtaan valomonistinputkista , että suorittamaan matemaattinen korjaus jäännösspektripäällekkäisyydelle (kompensointi). Massasytometriassa vasta-aineet kytketään raskasmetalli-isotooppeihin, joilla tuskin ilmenee spektrin päällekkäisyyksiä, mikä tekee mahdolliseksi käyttää suurempaa määrää vasta-aineita (ja siten havaita suurempi määrä erilaisia antigeenejä). Siten, vaikka vasta-aineiden lukumäärä, joita voidaan käyttää samanaikaisesti virtaussytometriassa, vaihtelee välillä 8-25, massasytometriassa on mahdollista käyttää jopa 40 erilaista vasta-ainetta.
Vaikka virtaussytometria voi määrittää solujen koon ja rakeisuuden (vastaavasti FSC- ja SSC-parametrit), tämä ei ole suoraan mahdollista massasytometriassa.
Massasytometriaan liittyy solujen hajoaminen, eikä se siksi salli niiden lajittelua mitattujen parametrien mukaan. Toisaalta tämä hajoaminen merkitsee alkusolupopulaation menetystä (analysoidaan lähes 50% alkusolupopulaatiosta), mikä vaarantaa mahdollisuuden analysoida hyvin harvinaisia solupopulaatioita.
Solujen hankinta massasytometrillä on hitaampaa kuin virtaussytometrillä. Vertailun vuoksi virtaussytometri voi hankkia 2000 - 20000 solua sekunnissa, kun taas massasytometri voi hankkia vain 200-300 solua sekunnissa. Aika, joka tarvitaan saman määrän solujen hankkimiseen, on siis suurempi massasytometriassa kuin virtaussytometriassa. Signaalin muutoksen välttämiseksi massasytometrin herkkyyden menetyksestä hankinnan aikana, soluseokseen lisätään polystyreenihelmiä ennen hankintaa signaalin normalisoimiseksi.
Vasta-aineiden kytkeminen isotooppeihin suoritetaan polymeerillä, joka vain mahdollistaa vasta-aineen liittämisen enintään 100 isotooppiin. Lantanideihin kytkettyjä vasta-aineita vastaavan signaalin voimakkuus on siten pienempi kuin useimmilla virtaussytometriassa tavallisesti käytetyillä fluorokromeilla ja voi siten vaikuttaa heikosti ekspressoitujen antigeenien havaitsemiseen.
Massasytometriaa yhdessä yksittäisten solujen sekvensoinnin kanssa on käytetty tähän mennessä suhteellisen homogeenisiksi katsottujen immuunisolupopulaatioiden heterogeenisuuden tutkimiseen. Tätä lähestymistapaa on sovellettu erityisesti myelooisten solujen, T-lymfosyyttien tai synnynnäisten lymfoidisolujen tutkimiseen .
Soluheterogeenisyyden lisäksi massasytometriaa on käytetty dendriittisolujen ontogeneesin paremmin kuvaamiseen. Massasytometrian avulla on myös voitu tunnistaa dendriittisolujen alatyyppi, joka myötävaikuttaa sikiön liiallisen immuunivasteen tukahduttamiseen, tai luonnehtia hiiren keskushermostossa olevia immuunisoluja ja määrittää ikääntymiseen tai ikääntymiseen liittyvät muutokset. autoimmuniteetti (käyttäen multippeliskleroosin kokeellista hiirimallia).
Lopuksi massasytometriaa on käytetty solupopulaatioiden tunnistamiseen, jotka liittyvät keliakiaan ja Crohnin tautiin, sekä munuaissyöpään.