质谱流式细胞仪立项建议书-荧光同位素双标记-20170919

中科院苏州医工所 2017-09-19 项目申报本子(PPT,32 页):《基于荧光同位素双标记高通量细胞亚群精准分析装置》——即质谱流式细胞仪(CyTOF 路线)立项建议书。云盘中该 PPT 被同时存放于”XXX项目本子”目录和”质谱相关”目录(后者误名为”PPT模版”,md5 完全一致)。

立项逻辑

  • 传统流式:激发/发射光谱重叠严重,通道间串扰大
  • 质谱流式(Mass Cytometry):2009 年 DVS 开发成功、2014 年福乐丹(Fluidigm)收购垄断;速度与试剂尚不完善、推广有限——“我们现在进入,有可能弯道超车”
  • 应用牵引:所内血液免疫学/输血安全、循环肿瘤细胞检测、生物标记物、基因治疗、干细胞、CAR-T 等课题需求

三大创新点 / 关键问题

  1. 高速微流控细胞分选进样模块:微流控芯片集成细胞分选、去溶剂、雾化(气溶胶);光学反馈分选可达 2000 细胞/秒;提高细胞利用率、减少鞘流液进入 ICP
  2. ICP-质谱仪与接口:ICP 接口已完成 50%+,ICP-MS 模块基本开发完毕(电控+软件剩 10%)
  3. 金属标签试剂:稀土离子(镧系)笼状配位物——本身是荧光标签又可作金属标签(荧光/质谱双模);接到单分散聚丙烯酸酯聚合物链上,单抗体金属载量可控到 500+,防止金属标签间离子交换;固相合成稀土笼状物 + 链转移聚合 + 可控高效偶联标记

主要性能指标(与验收方法)

指标数值验收方法
质量范围75–210 amu标准样品正确采集
丰度灵敏度优于 0.3%(M±1 通道)10% 峰高峰宽 0.7 amu
检测通道≥25 个25 项以上检测
检测通量≥600 细胞/秒flow check 微球上样计数
稳定性同一样品 CV<3%测 10 次算相对偏差
线性动态范围4–5 个数量级高低表达 CD 蛋白对比,MALDI-TOF 对照标定

对比:质谱流式通道间影响 ≤0.3%(传统流式光谱重叠严重)。

研究基础

  • 2010 年起研究流式细胞仪,专利链覆盖:液路/液流聚焦控制、自动进样、大动态范围放大电路、AOTF 级联色散、APD 高压偏置电路、光子计数校正等 14 项
  • 流动室流体聚焦数学模型已建立(速度云图/流线图/聚焦宽度轴向曲线)
  • 稀土笼状配位物已批量生产,Eu 标记单抗 ICP-MS 定标信噪比超 4 个数量级
  • ICP-MS 碰撞反应池模拟、离子传输透镜参数优化论文(赵学玒/孙传强等)

团队(组织实施)

  • 胡军(总体协调、微流控+试剂):普渡大学质谱博士,医工所研究员/总工程师,前阿克仑大学终身副教授,江苏双创
  • 许洋(ICP 接口):康奈尔博士,医用质谱研究中心主任,千人计划
  • 汪曣(ICP-TOF 质谱、光谱触发器):天大教授,多项重大科学仪器专项
  • 赵学玒(控制和数据处理):天大副教授,ICP-MS 样机一套

经费与成果

  • 总经费 390 万(申请 300 + 自筹 90):材料费 196.9 最大头,测试化验加工 66.1;2018 年 120 万 / 2019 年 180 万
  • 预期:样机一套(单细胞进样+质谱分析+数据平台)、25 种稳定同位素标签试剂、论文 4 篇+、专利 5 项+
  • 后续拓展:单细胞基因检测、单细胞代谢质谱、高速激光荧光成像接口、新型癌症免疫分子标记

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