Den masse-cytometri (eller CyTOF for Cytometry ved Time of Flight) er en metode analog med flow-cytometri for å analysere cellepopulasjoner. I likhet med flytcytometri er massecytometri avhengig av den spesifikke merkingen av celleantigener med monoklonale antistoffer . Imidlertid, i motsetning til strømningscytometri, er disse antistoffene koblet til ikke-radioaktive tungmetall isotoper (i stedet for fluorokromer ) som blir detektert ved massespektrometri (i stedet for fotomultiplikatorrør ). Bruken av isotoper gjør det således mulig å overvinne begrensningene knyttet til autofluorescens eller til spektral overlapping og derfor å oppdage et større antall antigener enn i flowcytometri.
Et massecytometer kan teoretisk oppdage 135 forskjellige isotoper med atommasser fra 75 til 209 Da. I praksis er antall isotoper som kan brukes i massecytometri begrenset til 50, på den ene siden fordi det er nødvendig å bruke ikke-cellulære isotoper utelukkende, og på den andre siden fordi antallet isotoper som er tilstrekkelig rene, er begrenset. Den lantanid familien er særlig brukt i masse cytometri, ikke bare fordi flere isotoper av denne familien er tilgjengelige med en renhet større enn 95%, og disse metaller ikke er tilstede i celler, men også fordi metallene i denne familien familie har meget like kjemiske egenskaper til hverandre. Isotoper koblet til polymerer kan konjugeres til antistoffene ved delvis reduksjon av disulfidbroer, slik at kobling av en maleimidgruppe på polymerene til cystein-SH-grupper på antistoffene. Disse antistoffene kan deretter brukes til å merke celler på samme måte som i flowcytometri. I tillegg kan celler også merkes med cisplatin for å vurdere deres levedyktighet og med et molekyl som interkalerer seg i DNA for å oppdage celler uavhengig av deres merking med anticorp.
Cellene passerer gjennom en forstøver, som danner en sky av dråper som hver inneholder en enkelt celle. Disse dråpene ioniseres deretter av et plasma, og det genererer skyer av ioner som omfatter isotopene assosiert med antistoffene, men også forskjellige atomer som kommer fra cellene (karbon, nitrogen og oksygen). Gjennomgangen av ioneskyer gjennom en kvadrupol gjør det mulig å eliminere de fleste av de cellulære atomelementene og bare holde de tunge isotopene (> 100 Da), som deretter skilles i flykammeret og analyseres tilsvarende av deres atommasse til ladningsforhold .
Som med flytcytometri, gjør massecytometri det mulig å identifisere presise cellepopulasjoner i en heterogen blanding av celler og å knytte en eller flere cellepopulasjoner til en gitt fenotype. Imidlertid tillater ikke antall parametere målt ved massecytometri pålitelig manuell analyse. Spesielt tilsvarer antall målte parametere like mange dimensjoner, og analysen kommer opp mot problemet med dimensjonens svøpe . For å omgå dette problemet innebærer klassiske massecytometri-analyser bruk av forskjellige algoritmer. For det første projiserer dimensjonsreduksjonen informasjonen til hver celle på to dimensjoner (eller mer avhengig av algoritmene) i henhold til uttrykket til hver markør, og gir en første forenklet visualisering av den samlede heterogeniteten til de studerte cellepopulasjonene. Ulike algoritmer gjør det også mulig å bestemme (før eller etter dimensjonsreduksjon) gruppene (klynger eller klynger) av forskjellige cellepopulasjoner.
En av begrensningene for strømningscytometri ligger særlig i det faktum at antistoffene er koblet til fluorokromer der emisjonsspektrene overlapper hverandre. Dette fenomenet, kalt spektraloverlapping, krever både å begrense deteksjonen av bølgelengdene som sendes ut av fluorokromene ved hjelp av optiske filtre plassert oppstrøms for fotomultiplikatorrørene , og også å utføre en matematisk korreksjon av den gjenværende spektrale overlappingen. (Kompensasjon). I massecytometri er antistoffene koblet til tungmetallisotoper som neppe viser noen spektral overlapping, noe som gjør det mulig å bruke et større antall antistoffer (og derfor å oppdage et større antall forskjellige antigener). Selv om antallet antistoffer som kan brukes samtidig i strømningscytometri varierer fra 8 til 25, er det således mulig å bruke opptil 40 forskjellige antistoffer i massecytometri.
Mens strømningscytometri kan bestemme størrelsen og granuløsiteten til celler (henholdsvis FSC- og SSC-parametere), er dette ikke direkte mulig i massecytometri.
Massecytometri involverer nedbrytning av celler, og tillater derfor ikke sortering i henhold til de målte parametrene. På den annen side innebærer denne nedbrytningen et tap av startcellepopulasjonen (nesten 50% av startcellepopulasjonen analyseres), og dermed kompromitteres muligheten for å analysere svært sjeldne cellepopulasjoner.
Anskaffelse av celler på et massecytometer er tregere enn på et flowcytometer. Til sammenligning kan et flytcytometer tilegne seg mellom 2000 og 20.000 celler per sekund, mens et massecytometer bare kan skaffe seg 200 til 300 celler per sekund. Tiden som kreves for å tilegne seg samme antall celler er derfor større i massecytometri enn i flowcytometri. For å unngå signalendring på grunn av tap av følsomhet til massecytometeret under et oppkjøp, blir polystyrenperler lagt til blandingen av celler før oppkjøpet for å normalisere signalet.
Koblingen av antistoffene til isotopene utføres av en polymer som bare gjør det mulig å assosiere et antistoff med maksimalt 100 isotoper. Intensiteten til signalet som tilsvarer antistoffene koblet til lantanider er således lavere enn for de fleste fluorokromer som vanligvis brukes i strømningscytometri og kan derfor påvirke påvisningen av svakt uttrykte antigener.
Massecytometri, sammen med enkeltcellsekvensering , har blitt brukt til å studere heterogeniteten til immuncellepopulasjoner som hittil ble ansett for å være relativt homogen. Denne tilnærmingen er spesielt brukt på studiet av myeloide celler, T-lymfocytter eller medfødte lymfoide celler .
Foruten celle heterogenitet, har massecytometri blitt brukt for å bedre karakterisere ontogenesen av dendrittiske celler. Massecytometri har også gjort det mulig å identifisere en undertype av dendrittiske celler som bidrar til undertrykkelse av overdreven immunrespons i fosteret eller å karakterisere immuncellene som er tilstede i musens sentralnervesystem og å bestemme endringene assosiert med aldring eller autoimmunitet ( ved hjelp av den eksperimentelle musemodellen for multippel sklerose).
Til slutt har massecytometri blitt brukt til å identifisere cellepopulasjoner assosiert med patologier som cøliaki og Crohns sykdom, og i nyrekreft.