流式细胞术不仅仅是一种技术，而是一个成熟的科学领域，对于大多数生物医学研究几乎是不可或缺的。那些广为人知的应用包括细胞的计数、细胞表面和细胞内分子的检测、细胞周期等，大家已经非常熟悉。
流式细胞术还可以有哪些新的研究场景呢？我们来看看国外的研究进展。

使用流式细胞术加快定向进化
“我们将流式细胞术作为平台的一部分，在哺乳动物细胞中进行定向进化。”休斯顿德克萨斯大学健康科学中心 (UT Health Houston) 分子医学副教授、Xin Ge实验室博士后Zening Wang 博士说。
在Ge的实验室中，一个应用是展示Fc区携带突变的表面IgG分子，然后用绿色荧光蛋白融合抗原和生物素化Fcγ受体标记。“其中的关键点是抗体变异工程、评估每个变异的生物活性，以及选择结合特性有所改善的变异体。为此，需要利用蛋白质工程，并使用荧光细胞分选来分离抗原特异性T细胞受体和调节细胞靶标的抗体。如此，可较快筛选出具备理想特征的产物。

设计更好的治疗药物和疫苗
在科罗拉多大学博尔德分校，化学和生物工程副教授 Timothy Whitehead 博士在他的实验室利用流式细胞术推进小分子生物传感器的发展。他说：“我们主要使用流式细胞仪作为一种测量工具，帮助我们生化验证我们开发的一些传感器，重建生物化学并计算表观解离常数。”
为了研究蛋白质-蛋白质相互作用的序列-功能关系，Whitehead及其同事开发了一种结合深度测序、全面诱变、酵母表面展示和荧光细胞分选的方法。例如，Whitehead及其同事利用基于酵母的系统来加速基于 PYR1 的传感器的开发。
PYR1 是一种植物激素受体，通过化学诱导的二聚化机制发挥作用，拥有一个可延展的配体结合口袋。为了进化出基于 PYR1 的传感器，可以被多样化的药物样小分子控制，
在最近的一项研究中，Whitehead及其同事利用基于酵母表面展示的快速功能筛选试验来鉴定逃逸突变体，用于靶向 SARS-CoV-2棘突蛋白受体结合位点的中和抗体。Whitehead 解释说：“我们正在寻找仍然可以保持与 ACE2 受体结合但不再被中和抗体识别的突变。”
利用这种方法，Whitehead实验室的科学家们确定了逃逸突变体的几个热点，其中许多热点映射到 ACE2 受体识别位点的外围。Whitehead 指出，“我们正在利用这种工具改造抵抗病毒逃逸的抗体。”基于这些发现，Whitehead及其同事改造了 SARS-CoV-2 中和抗体，并评估了对抗体逃逸有效的抗体。这种方法旨在实现更好的策略来优化针对病毒变体的疫苗和治疗。Whitehead 说：“我们能够大规模评估突变，并使用合成方法来评估潜在的病毒多样性。”“这不仅可以作为预测工具在必需的病毒蛋白上建立可能的突变集合，还可以作为工程工具，生成像单克隆抗体这样的治疗药物。”

开发颗粒实验室技术
加州大学洛杉矶分校生物工程教授 Dino Di Carlo 博士表示，他们实验室的颗粒实验室（lab-on-a-particle）技术可能对流式细胞术界非常有帮助。这是一种纳米小瓶，这些小瓶是基于水凝胶的化学功能化微容器，作为固体载体，并且可以附着到贴壁细胞或悬浮细胞类型上。如下图，显微镜下，被称为纳米小瓶的碗状容器能根据细胞分泌的化合物来选择细胞（在这张图中，纳米小瓶是红棕色的，分泌的抗体显示为蓝色。）Di Carlo 及其同事认为，他们的方法，结合了抗体分泌 B 细胞的分选和通过单细胞 RT-PCR 恢复序列信息，可能在抗体发现工作流程中有用。[Joseph de Rutte/UCLA]


利用这一平台，Di Carlo及其同事根据细胞的抗原特异性抗体分泌谱对杂交瘤细胞和B细胞进行了高通量功能分选，研究人员能够富集将原先4%的丰度提升到90%以上。
在12月的抗体工程和治疗学会议上，来自Alloy Therapeutics的科学家报告说，他们已经应用纳米小瓶从血浆B细胞中发现了针对靶抗原的新抗体序列，并且发现的序列结合能力比使用标准发现方法发现的更多样化、亲和力更高。
Di Carlo 指出，可以让流式细胞仪仪器像计算机一样工作。也就是说，流式细胞仪可以引入不同配方的颗粒实验室技术，很像计算机上可以安装不同的应用。“由于这种方法是模块化的，”他补充说，“它可以提供关于细胞功能的信息，例如它们分泌什么或它们如何与其他细胞相互作用。”在将双特异性抗体技术的使用与高通量微流控液滴生成相结合的相关策略中，Di Carlo及其同事将单个 T 细胞与抗细胞因子捕获和检测探针共同包裹成大小一致的微液滴，然后，科学家们利用流式细胞仪分析单个细胞的细胞因子分泌，不存在相邻细胞之间发生的干扰。
“基于功能的细胞分选，是目前很难实现的，尤其是在细胞治疗领域。”Di Carlo 指出。过去的方法依赖于规模表达、纯化和生产符合我们需要的的小分子或蛋白质。然而在细胞治疗领域，当用一个基因改造细胞后，并不是所有的细胞都会在相同的位置进行插入，况且，即使能实现均一插入，这些细胞也会根据它们所经历的环境条件表现出不同的行为。“因此，检测细胞的最终功能在细胞治疗领域将是很重要的，但知道大量的细胞平均在做什么，远不是理想的情况。”Di Carlo表示，“我们想选择我们正在寻找的特定功能的最有效的亚群。”
这就是lab-on-a-particle未来的应用场景。

信源：https://www.nxtlifescience.com/life-sciences/the-many-facets-of-flow-cytometry/