Mass cytometry (CyTOF)
一行要約
Mass cytometry (CyTOF: cytometry by time-of-flight) は金属同位体 (lanthanide) 標識抗体を ICP-TOF 質量分析で検出し、蛍光のスペクトル重複なく 40-50 マーカーを単一細胞レベルで同時測定する高次元免疫プロファイリング手法である。肺癌・固形癌の TME 解析、anti-PD-1 応答予測、骨髄系 / T 細胞サブセットの精密同定で用いられ、組織切片に適用する imaging mass cytometry (IMC) は空間プロテオミクスの主要 modality となる。蛍光ベースの flow との統合記述は Flow-cytometry-CyTOF、conventional 版は Flow-cytometry を参照。
原理
CyTOF は各抗体を質量数の異なる lanthanide 金属同位体で標識し、細胞を ICP (Inductively Coupled Plasma) でイオン化したのち TOF (Time-of-Flight) 質量分析計で金属イオンを検出する。蛍光と異なり同位体の質量はスペクトル的に重複しないため compensation がほぼ不要で、40-50 マーカーを同時測定できる。トレードオフとして細胞は破壊され (sorting 不可)、取得速度は flow より遅い。Imaging Mass Cytometry (IMC) / MIBI は組織切片に lanthanide 標識抗体を染色し、レーザー ablation + ICP-TOF で空間情報を保持したまま 40+ マーカーを取得する spatial proteomics 手法で、多重蛍光イメージング と並ぶ TME 空間解析の中核。
適用領域 (がん研究)
- 高次元免疫プロファイリング: NSCLC TME / 末梢血の免疫細胞サブセットを 40+ マーカーで一斉解析。
- IO 応答予測: melanoma 末梢血 CyTOF で classical CD14+CD16−HLA-DR^hi monocyte 頻度が anti-PD-1 応答を予測することを示し、CyTOF の臨床予測 utility を確立した paradigm-shaping 研究 (Krieg et al. NatMed 2018)。
- 空間プロテオミクス (IMC): 組織内の細胞 neighborhood・免疫細胞-腫瘍細胞相互作用を空間文脈で定量。
- 骨髄系細胞の多様性: TAN / MDSC / マクロファージの高次元表現型同定。
臨床位置づけ
- 研究 / トランスレーショナルツールが中心で、IO 応答予測バイオマーカー探索の高次元解析基盤。
- IMC は spatial biomarker (細胞共局在、immune niche) の発見に貢献し、digital pathology との統合が進む。
- 細胞破壊型のため機能回収 (FACS sorting) には不向きで、用途に応じ flow と相補的に使い分ける。
Open Questions
- CyTOF / IMC 由来の高次元・空間バイオマーカーの標準化と臨床実装。
- scRNA-seq / spectral Flow-cytometry とのコスト・スループット・情報量の最適な棲み分け。
- IMC の空間 niche シグネチャが IO 応答 / 予後を堅牢に予測できるか。