流式细胞仪行业研究报告Word格式.docx
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2003年,贝克曼公司新增FC500MPL和CXP版本分别用于研究和临床使用;
2007BD推出FACSCantoll系统,实现多至8色荧光分析和干细胞SP检测;
2008BD推出升级型流式细胞分选仪BDFACSAriaII;
至今,可检测荧光参数数量已经稳定增加到27〜30色。
后续又出现了质谱流式技术,质谱流式技术还处于起步阶段,美国DVSSciences公司研发的质谱流式细胞仪已经发展到第二代,即CyT0F2质谱流式细胞仪;
富鲁达公司也推出了自己的质谱流式细胞仪产品;
在国内,这一技术尚属空白,东胜创新正在进行相关的技术推广。
2.流式细胞仪分类及其工作原理
按照检测系统的差异可将流式细胞仪分为光谱流式细胞仪和质谱流式细胞仪。
2.1光谱流式细胞仪的工作原理
常规流式细胞仪主要由4部分组成:
液流系统、光学系统、电子系统、分析系统。
它只能检测悬浮的单细胞或微粒的信号。
一般是将待测细胞或微粒进行荧光染色后制成悬液标本,在一定气体压力下将待测样品压入流动室,用不含细胞或微粒的缓冲液(又称鞘液)在高压下从鞘液管喷出,鞘液管入口方向与待测细胞或微粒流成一定角度,使鞘液包绕着细胞或微粒高速流动,形成一个圆形的流束(即鞘流),待测细胞在鞘液的包裹下单行排列,依次通过流式细胞仪的检测区域,经激发光激发后产生荧光信号。
流式细胞仪通常以激光作为激发光源,经过聚焦整形后的光束垂直照射在样品流上,被荧光染色的细胞在激光束的照射下产生散射光和激发荧光。
图1光谱流式细胞仪基本原理示意图
资料来源:
流式中文网
荧光信号的接收方向与激光束垂直,经过一系列双色性反射镜和带通滤光片的分离,形成多个不同波长的荧光信号。
这些荧光信号的强度代表所测细胞膜表面抗原的强度或其细胞内、核内物质的浓度,经光电倍增管/PMT阵列接收后可转换为电信号,再通过模/数转换器,将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号。
流式细胞仪还可以对分析中的目的细胞进行分选提取,它通过分离含有单细胞的液滴而实现的。
在流动室的喷嘴上安装有超高频的压电晶体,可以产生高频振荡,使液流断裂为均匀的液滴,待测细胞就包含在液滴之中。
将这些液滴充上正或负电荷,当带电液滴通过电场,在电场的作用下发生偏转,然后落入相应的收集器之中,从而实现细胞分选。
2.2质谱流式细胞仪的工作原理
质谱流式细胞仪是将采用金属元素标记物(通常是金属元素标记的特异抗体或者染料)标记或识别细胞表面和内部的信号分子,然后用光谱流式细胞仪原理分离单个细胞,再用感应耦合等离子质谱(ICP-MS)观察单个细胞的原子质量谱,最后将原子质量谱的数据转换为细胞表面和内部的信号分子数据,并通过专业分析软件对获得的数据进行分析,从而实现对细胞表型和信号网络的精细观察。
如图中所示,用金属标签抗体标记的细胞进入质谱流式细胞仪后,逐个通过ICP质谱检测装置,然后对每个细胞中各种金属标签进行定量检测,进而得知每个细胞中各目标蛋白的含量。
图2质谱流式细胞仪原理示意图
2.3不同类别流式细胞仪的比较
质谱流式细胞仪与光谱流式细胞仪相比,主要有两点不同:
一、标签系统的不同,前者主要使用各种荧光基团作为抗体的标签,后者则使用各种金属元素作为标签;
二、检测系统的不同,前者使用激光器和光电倍增管作为检测手段,而后者使用ICP质谱技术作为检测手段。
表不同类别流式细胞仪的比较
百度百科,流式中文网
2.4流式细胞仪的技术优势
流式细胞术能够快速测定单个细胞或细胞器的生物学性质,并把特定的细胞或细胞器从群体中加以分类收集。
与传统的仪器相比,具有测量速度快和高通量的特点,可进行多参数测量,其既能进行细胞分析,又能精确的分选细胞。
表流式细胞仪的技术优势
医疗器械融资网
3.流式细胞仪的应用
3.1科研应用
3.1.1细胞结构研究方面的应用
流式细胞仪在细胞结构方面的应用主要包括测定细胞的大小、颗粒度、
表面积、核浆比、DNA含量与细胞周期、RNA含量、蛋白含量等。
细胞周期检测:
流式中常用碘化丙哇(PI)与DNA结合,其荧光强度与
DNA含量成正比,进而反映细胞的增殖状态。
细胞凋亡检测:
利用Annexin-V能与PS高亲和力结合的能力,可以区别凋亡及坏死细胞,因此使用结合FITC的Annexin-V和PI,就可以区
分存活的早期细胞和坏死或晚期凋亡细胞。
3.1.2细胞功能研究方面的应用
流式细胞仪在细胞功能研究方面,也应用广泛,如细胞表面(胞浆和核的)特异性抗原、细胞的活性、细胞内外因子、激素结合位点、细胞受体、蛋白质磷酸化、PH值、钙离子浓度等。
淋巴细胞及其亚群分析:
流式细胞仪可同时检测一种或几种淋巴细胞表面抗原。
如利用细胞特异性表面标记和分泌的细胞因子等划分细胞亚群,可以研究不同情况下机体的免疫状态及特定细胞群体的免疫功能。
3.2临床应用
3.2.1临床细胞免疫中的作用
正常人群淋巴细胞T4/T8比值大约为2:
1,但在人体细胞免疫力低下时可出现比例倒置。
用FCM还可以监测肾移植后病人的肾排斥反应,如果T4/T8比例倒置,病人预后良好,较少发生肾排异现象;
反之排异危险性增加。
同样此种测定技术也用于艾滋病的诊断和治疗中。
3.2.2血液病诊断和治疗中的应用
白血病的诊断和治疗:
各种血细胞系统都具有其独特的抗原,当形态学检查难以区别时,免疫表型参数对各种急性白血病的诊断和鉴别诊断有决定性作用。
利用FCM可以测定出血细胞表达各种抗原的水平,协助临床确诊。
同其它肿瘤的治疗一样,测定DNA倍体和进行细胞周期分析对指导白血病化疗有一定作用,不同的白血病患者或同一患者在不同病期白血病细胞增殖状况不同,定期了解细胞增殖情况采取相应药物可以提高疗效。
目前临床除化疗药物治疗外还采用造血干细胞移植技术治疗急性白血病和一些疑难性疾病。
FCM通过对人白细胞抗原(HLA)配型的测定可以为异体干细胞移植病人选择出最合适的供体。
FCM测定CD34、HLA-DR.
CD33等细胞表面标志物,成为干细胞移植技术重要的监测手段。
用FCM检测一系列指标观察病人的恢复状态,可以对预后做出早期的判断。
网织红细胞的测定及临床应用:
网织红细胞计数是反映骨髓造血功能的重要指标,FCM通过某些荧光染料(口丫。
定橙、睡哩橙等)与红细胞中RNA结合,定量测定网织红细胞中RNA,得到网织红细胞占成熟红细胞的百分比。
为干细胞移植术后恢复的判断、贫血的治疗监测、肿瘤病人放化疗对骨髓的抑制状况等提供了依据。
其它种类血液病的诊断和治疗监测:
阵发性睡眠性血红蛋白尿症是一种造血干细胞克隆病,细胞CD55.CD59抗原表达减低是该病的一个特点。
该抗原属于血细胞表面磷脂酰肌醇锚连蛋白家族,是重要的补体调节蛋白,它通过与补体C8、C9的结合以阻止补体膜攻击复合物的形成,从而抑制细胞被补体激活溶解。
这是FCM在临床医学中应用最早的一个领域。
首先需要把实体瘤组织解聚、分散制备成单细胞悬液,用荧光染料(碘化毗U定PI)染色后对细胞的DNA含量进行分析,将不易区分的群体细胞分成三个亚群(G1期,S期和G2期),DNA含量直接代表细胞的倍体状态,非倍体细胞与肿瘤恶性程度有关。
发现癌前病变,协助肿瘤早期诊断:
人体正常的体细胞均具有比较稳定的DNA二倍体含量。
FCM可精确定量DNA含量的改变,作为诊断癌前病变发展至癌变中的一个有价值的标志,能对癌前病变的性质及发展趋势作出估价,有助于癌变的早期诊断。
在肿瘤的诊断、预后判断和治疗中的作用:
FCM在肿瘤诊断中的重要作用已经被认可,DNA非整倍体细胞峰的存在可为肿瘤诊断提供有力的依据。
FCM不仅可对恶性肿瘤DNA含量进行分析,还可根据化疗过程中肿瘤DNA分布直方图的变化去评估疗效,了解细胞动力学变化。
临床医师可以根据细胞周期各时相的分布情况,依据化疗药物对细胞动力学的干扰理论,设计最佳的治疗方案。
3.2.4血栓与出血性疾病中的应用血小板功能的测定:
正常情况下血小板以分散状态在血管内运行,但当血管损伤、血流改变或受到化学物质刺激时血小板被活化而发生一系列改变。
由于血小板的活化程度可由血小板膜糖蛋白表达水平的高低来判断,FCM测定血小板膜糖蛋白的表达情况成为检查血小板功能的一种新手段。
血小板相关抗体的测定:
免疫性血小板减少性紫瘢病人血浆中可产生血小板自身抗体,结合在血小板表面,称为血小板相关抗体,其分子可以是IgG、IgA或IgM,用羊抗人IgG、IgA、IgM荧光抗体标记被测血小板,FCM可以测定血小板相关抗体含量。
4.流式细胞仪国内市场分析
近些年中国流式细胞仪不仅数量和种类增加,也出现了不少自产的流式细胞仪。
目前国产流式细胞仪以双激光居多,为分析型机器,还没有分选型仪器上市。
相比全球流式细胞仪市场多色普遍化、机型随应用领域细分、机械化高通量等新特点,我国流式细胞仪市场还有很大的发展空间。
4.1流式细胞仪国内市场
截至2019年,据估计全球流式细胞仪的市场约36亿美元,其中科研应用市场规模约16亿美元,年增长率低于10%,临床应用市场规模约20亿美元,年增长率大于10%;
而国内市场12亿元,其中科研应用市场
规模和临床应用市场规模相当年增长率大于10%,未来市场容量很大。
4.2流式细胞仪国内市场整合情况
国际血液分析巨头Sysmex公司2013年收购了老牌的流式公司Partec。
BeckmanCoulter于2014年收购了国产首家流式细胞技术公司-苏州赛景生物;
2018年5月,中科院苏州医工所研发团队将开发的流式细胞仪的所有相关技术成果全部转换至中生(苏州)医疗科技有限公司;
2018年9月25日安捷伦宣布以2.5亿美元的现金收购国产流式细胞仪制造商一—艾森生物(ACEA);
2019年1月,Luminex完成对默克的流式细胞仪产品组合的收购;
2019年2月18日,深圳市达科为生物技术股份有限公司与常州必达科生物科技有限公司宣布共同开发、合作推出Exflow品牌国产流式细胞仪产品。
目前市场上的流式细胞仪主要由国外企业生产,主要企业是Beckman.BD.Thermofisher以及Merck等,国内较有竞争力的厂家是迈瑞医疗、艾森生物(被安捷伦收购)、重庆博奥、苏州中生等。
4.3流式细胞仪国内市场分布4.3.1流式细胞仪国内市场价位分布由流式细胞仪中标价位分布图可知,价格区间为100万以下的占主体地位,占比为43.75%,价格区间100-200万的占比31.05%,200-300万的占比12.20%e由此看出,我国国内市场仍偏好中低端流式细胞仪。
图流式细胞仪中标价位分
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