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临床流式的价值和多彩

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发表于 2019-12-3 21:55:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在上世纪60年代末期/ 70年代初在德国开发了第一台常规的基于荧光的流式细胞仪并商业化后,在过去的五十年里,FCM在其应用数量、仪器数量和尺寸方面发展迅速。 Minh Doan博士曾是美国Broad Institute的成像平台的负责人,现在是美国GlaxoSmithKline生物成像分析的负责人,他说:“流式数据在三个‘V’上面取得了重大进展,就是速度(数据采集的吞吐量/速度)、体积(数据量)和种类(样品类型和信号采集技术)。”

加拿大多伦多Lunenfeld-Tanenbaum研究所的流式中心负责人Michael Parsons表示同意:“流式细胞术的两个最大趋势是高内含数据和不同学科技术的融合。 例如,流式细胞仪和质谱融合后产生的质谱流式,使得单细胞可以同时检测50个以上标记;流式与图像学的融合产生了图像流式,能够检测多种形态学特征,并且同时能获得多个荧光标记物信息。”

因此,流式细胞术作为疾病诊断、预后和治疗监测的临床工具具有不可否认的潜力。 但是,在将FCM的全部前景转化为临床实践方面仍然存在一些挑战。 在这里,将讨论FCM当前的一些临床应用,以及正在研究的一些引人注目的新应用。

癌症检测、分类和临床管理
流式细胞仪最初是为提供细胞非整倍性(染色体数目异常)的快速筛选方法和测量细胞周期分布而开发的,这两种方法对于肿瘤的预后和治疗都很重要。然而,从那时起,人们已经认识到许多癌症尤其是在早期阶段,DNA含量的伴随变化是无法检测到的。

尽管出现了最初的挫折,但FCM现在仍被常规用于基础研究和临床实践,尤其是在肿瘤学中。免疫表型鉴定已成为最常见的FCM技术之一,并用于根据细胞表达的不同表面抗原来表征细胞亚群。例如,白血病和淋巴瘤根据其阶段和分化途径表达一组特定的细胞表面标志物。因此,通过免疫表型分析,FCM能对白血病和淋巴瘤进行准确的临床诊断和分类。

其他肿瘤学应用包括微小残留病灶(MRD,现在认为最合适的称呼是可检测残留病灶)检测,以及检测细胞凋亡或死亡比例以确定癌症治疗方法的有效性。FCM的MRD可以检测到极低水平的肿瘤细胞,这在癌症的临床管理中可能很重要。

同样,“液体活检”中,FCM可以用来检测血液中循环的肿瘤细胞,这些细胞极为罕见,但由于其高灵敏度,FCM势必会在这一领域产生重大影响。这种方法具有临床检测早期癌症以及循环转移或耐药性癌细胞的潜力。

免疫学应用
除了在肿瘤学领域的众多应用之外,FCM还是临床免疫学的通用而强大的工具。

在器官移植之前,FCM可用于将患者的血清与供体淋巴细胞交叉配型,以检测可能导致器官排斥的抗体。术后,对外周血淋巴细胞上各种细胞标志物的分析可发现早期移植排斥,检测免疫抑制疗法引起的骨髓毒性,有助于区分感染和器官排斥反应。

对于输血,FCM可用于检测血液中残留的白细胞的污染,因为这会产生不利影响,例如肺水肿等。

FCM通过免疫表型和功能测定能诊断原发性免疫缺陷疾病,这些疾病是由导致免疫系统缺陷的基因突变引起的,例如X连锁(Bruton's)球蛋白血症和X连锁的hyper-IgM综合征。迄今为止,已经发现了300多种此类疾病。

HIV是继发性(获得性)免疫缺陷疾病的一个最典型的例子。通过FCM分析外周血淋巴细胞中CD4和其他标志物来监测HIV病人的治疗,CD4计数<200个细胞/ mL以及HIV阳性抗体检测可作为AIDS的诊断方法。免疫缺陷当然也可以由例如药物滥用、营养不良、其他医学状况和某些医学治疗引起,但只要有缺陷,都逃不过流式的“眼睛”。

在怀孕期间,当Rh D阴性母亲孕育Rh D阳性胎儿时,由于胎儿血可能会进入母亲的血循环,从而使母亲体内产生对胎儿Rh D阳性细胞的抗体,所以如果该孕妇后续再次孕育Rh D阳性新生儿,就容易流产或死胎。FCM能精确测量胎儿血混入母亲血的比例,以便帮助临床进行正确决策或预防处理措施。
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除了肿瘤学和免疫学应用外,FCM还用于诊断各种罕见的血液系统疾病以及自身免疫/自身炎症性疾病,例如强直性脊柱炎。

另一个临床应用是血小板活性检测,该应用在许多临床疾病中都很重要,但目前受重视程度不够。

临床流式细胞仪的未来
FCM现在可检测的参数越来越多,从而能对目标亚群进行更精细的分析,现在每个细胞有可能测量数十个参数以生成独特的“指纹”。但是,高级FCM的当前方法通常是首先捕获所有数据。然后手动(主观地)选择一些特定功能进行进一步分析。因此,可能会丢失许多有用的信息,也无法对研究人员从未见过的细胞亚群或疾病表型进行强有力的比较。因此,迫切需要客观,自动化和强大的数据分析工具,并且要获得广泛使用,还需要用户友好的软件界面。(流式中文网注:流式中文网原创的流式智子正是为此而研发,目前正在解决并发性问题,希望尽快能全面开放)

关于该领域的其他未来进展,Ota教授特别提到了与流式细胞分选仪的潜力。“流式分选仪在细胞治疗和再生医学等领域具有令人兴奋的独特应用。此外,在制药领域中,成像细胞分选仪的应用可能会加速全球药物的发现。” Doan博士表示:“疾病的异质性使得难以验证发现。也许使用具有分选功能的流式细胞仪可以帮助进行此类验证,流式细胞仪分选出的感兴趣事件能与其他下游方法一起进行验证。”

References
The Value and Versatility of Clinical Flow Cytometry: https://www.technologynetworks.c ... ow-cytometry-327089
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