成像流式细胞技术的研究与临床应用前景及未来挑战

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@小白创作中心

成像流式细胞技术的研究与临床应用前景及未来挑战

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来源

https://www.ivdchina.org/cclabd/show-2080.html

成像流式细胞术（ImFC）是近年来发展起来的一种技术，它将流式细胞术的高通量能力与显微镜的精细成像特征相结合，能够提供细胞形态和结构特征的详细信息。本文综述了ImFC的发展历程、技术原理、临床应用以及未来前景，探讨了其在生物医学研究和临床诊断中的重要价值。

一、成像流式细胞术的历史

成像流式细胞术（ImFC）的起源可以追溯到1978年，当时罗切斯特大学的研究团队开发了ImFC的初步实施方案。然而，由于当时的技术限制，这一创新直到21世纪初才得以实现商业化。2000年代初，Amnis公司推出了第一台商用ImFC系统，随后被EMD Millipore收购，并在Luminex公司的支持下进行商业化推广。

二、目前的成像细胞分析仪及其应用

ImFC系统在多个领域展现出独特优势。例如，ImageStream Mk II成像流式细胞仪在分析微粒方面表现出卓越的能力，能够检测到小至20nm的纳米颗粒。此外，ImFC在细胞周期分布分析、病原体检测、细胞分选等方面也展现出巨大潜力。近年来，ImFC的发展显著提高了其检测性能，灵敏度、波长范围、通量和检测限等指标均得到优化。

图1. 成像流式细胞术（ImFC）的工作流程。ImFC是一种结合流式细胞术（FC）和显微镜技术实现细胞高通量分析的技术。收集细胞并匀浆，以确保含有单个细胞的样本一致，这对准确的FC至关重要。然后将细胞悬液加到成像流式细胞仪中（图中描绘的是Imagestream MK II供参考），将单细胞分离并排列以便成像。当细胞通过时，会被高速成像，捕捉每个细胞详细的荧光和明场图像，对采集的图像进行分析，提取多个数据点。该技术有多种应用，包括：基于细胞核DNA含量和形态的细胞周期阶段评估；检测和表征可能与细胞一起存在的小颗粒，如，外泌体或微泡；细胞的形态和表型特征，包括大小、形状和内部复杂性；基于分析物理分离和收集细胞的分选能力（在所描述的细胞仪中不可用）；以及对细胞内病原体的定量分析，这对研究感染和免疫反应至关重要。ImFC工作流程能够实现快速而详细的细胞分析，促进细胞生物学、免疫学和相关领域的前沿研究。

三、机器学习与人工智能

人工智能（AI）和机器学习（ML）在ImFC中的应用进一步提升了其分析能力。深度学习（DL）算法能够快速处理和分析ImFC生成的大量数据，提供高灵敏度和高特异性的预测结果。例如，Subramanian R等人使用3D成像流式细胞术（3D-ImFC）在单细胞分辨率下揭示肝星状细胞（HSC）和肝内皮细胞（LEC）的形态，为非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的分期提供了新的方法。