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一文读尽,流式发展史!

2023-4-20 18:02| 编辑: 归去来兮| 查看: 1565| 评论: 0|来源: 陈在不在 | 作者:陈老师

摘要: 流式细胞仪在中国的市场前景以及未来机遇如何?


徘徊着的 在路上的

你要走吗 Via Via

易碎的 骄傲着

那也曾是我的模样

沸腾着的 不安着的

你要去哪 Via Via

谜一样的 沉默着的

故事你真的在听吗

——朴树,韩寒


《齐鲁网》威海荣成寻山镇青渔滩村兔子石附近海边,星空下流动的海水发出蓝色荧光


今年对流式细胞仪而言,是个特殊的年份。笔者和《IVD从业者》一起办了个线上交流会。

根据会议的部分反馈,笔者整理和修改了ppt,发布于个人公众号,以飨同好。


1968年,第一台商品流式细胞仪ICP-11在欧洲大陆推出。是以,今年是流式细胞仪商品化55周年。

当时没有Facebook和微信,欧美之间交流不是那么顺畅,各说各话也不奇怪。

反正第一就是个念想,不是强大的必然理由。


1979年左右,北京师范大学引进了国内第一台流式细胞仪。其后,这个市场一直是进口品牌的天下。

2013年,苏州赛景公司XTG-1600上市并在Cyto大会上展出。同年,深圳迈瑞和杭州艾森都推出商品化流式仪,后者并于当年获得医疗器械注册证。所以,2013年对中国流式从业者来说具有里程碑的意义,由此到今,国产流式之路已经整整10年。

这三个公司的产品还奠定了流式细胞仪的四条新标准:固态激光,小体积,信号处理快(不少于20比特),采样速度快(不少于15000颗粒/秒)。这也成了其后上市产品的及格线。


今天的流式细胞仪按照检测方式,可以分为荧光流式,质谱流式和拉曼流式。还有一些应用于专门流域的产品,如:检测纳米颗粒的纳米流式,量化分析体内循环细胞的在体流式,以及野外水下作业检测水生生物,微生物快检的产品。
这里,顺便说一下,国内的全球首台:
  • 全球首台高通量流式拉曼分选仪 星赛生物 FlowRACS
  • 全球首台在体流式细胞仪 光域生物医学 IVFC-1000
  • 全球首台纳米颗粒多参数定量表征流式仪 福流生物 nanoFCM
    (以上来自厂家产品宣传资料)


完整的解决方案还包括荧光抗体,以及染料等等。我们从这个角度再看看主要流式品牌的情况。

下面,我们择要讲讲这10年的商品流式细胞仪进展。
流式细胞,其必要条件就是让细胞流动起来。鞘液技术是目前的主流,除此之外有Guava的毛细管和Thermo Fisher的声波聚焦技术。
无需微球的绝对计数是流路系统改进的一个方向,无论从方便性还是经济性上而言,都有极大的意义。看起来好像不难,现实是计数微球还没有退出历史舞台,因此进样体积精确测定应有提升空间。

散射光反映颗粒物理性质紫光侧向散射提高微小颗粒检测灵敏度,在不少机型中得以采用。
近几年,拉曼散射检测在流式细胞仪中得以应用。不同物质有不同的拉曼散射光谱。要解决的问题是拉曼散射信号比较弱。

根据荧光信号采集方式,可以把荧光流式分为分光型和光谱型,有的还附加图像功能。


荧光分光流式是目前的主流,我们以目前灵敏度最高的CytoFlex为例看看发展趋势。


光谱流式以Sony推出第一代商品机来算,迄今也是十年。目前玩家主要有Sony, Cytek,Thermo Fisher,BD和谱康。

下图说明光谱流式的最大特点,红色框的几组荧光染料,最大激发波长几乎一样,荧光分光流式是不可能一起使用的,这样就大大扩宽了荧光染料的选择范围,同时分析参数自然增多了。

质谱流式方面,目前玩家有Standard Big Tools(就是Fluidigm),宸安,谱康,还有基于富鲁达仪器开发试剂的普罗亭等。发展趋势是更多检测物,更高灵敏度,更快分析速度以及自动上样。
质谱流式首先是质谱,要把质谱这个活玩好,最早一代质谱流式的发明人也是来自于MDS Sciex质谱公司。其次,就是数据处理,解构后重建,挑战大也最有可能使之区别于其它流式。


同样举个例子说明质谱流式的特点,无干扰,灵敏度高,同时检测物有极大想象空间,标签技术使其可以同时检测不同样本。
这里说个小花絮,引文的47参数实际上是42参数。看来,多参数分析容易使人昏头。

言至于此,不管质谱分析还是光谱分析,以及传统的荧光分光流式选用更多激光更多通道,都是为了同时进行多参数分析。我们上个比较表。
这里的样本前处理以及后面的数据处理,没有写详细的内容。原因就是:都不好弄,需要流式高手,这是多参数普及的难点所在。

多参数分析三大痛点:
  • 更多的标记物,质谱流式还有注册问题。现在发表文章,哪怕厂家自己的内部文献,同时分析参数要远远,远远,远远低于仪器的标称。分光流式48通道,现在最多做29色;光谱流式最高184通道,发表文章是43色;质谱流式理论可做135个参数,实际上做到了42参数。

    (本公众号前一篇文章已经上过图,可以参见

    流式多参数分析理论与实际

  • 更方便的前处理

  • 更易理解的数据处理

这里面更大的问题是,究竟有多少分析需要同时检测这么多参数?需求如果不明确,市场就是一个假市场。笔者认为应当是应用驱动技术和配套升级,“军备竞赛”反过来推动应用发展。当下,挖掘应用首当其冲。
在荧光流式机器里面,有的附加了图像功能。这个领域,玩家有Cytek(收购了Amins),BD,Thermo Fisher和UB。引入图像的好处是获得了细胞形态学和亚细胞定位等信息,反过来难点也是,叠加大量图像信息的统计也不那么简单。


微球流式荧光,笔者建议这一技术统称如此。三个词语可以跟其它技术明显区分:“微球”使之有别于传统流式检测细胞;“流式”是要让微球流动起来;“荧光”说明跟发光不是一个理。
微球编码是这一技术比较好玩的地方,多参数同时分析也是这一技术最大的特点。
同样的问题是,究竟有多少分析需要多参数,自免和过敏原,其它需要吗?可以探讨。笔者自己一直在思考的问题是:
  • 是先有多重的应用,还是先有多重的检测?

  • 灵活组合单微球成多联检,在医院检测端口可以实现吗?


光声效应在流式界引起关注。最近光域生物医学推出的IVFC-1000即集合荧光分光,拉曼光谱和光声效应对血管中的肿瘤细胞进行检测。

分选流式是流式技术皇冠上的明珠,当然价格也是。
《陈在不在》公众号上一篇文章《流式这三年》中列过一个表格,这里就不复制粘贴了,有兴趣的读者可以看上一篇文章,目前已经有15家公司30款型号。
笔者的态度是:终点也是起点。
分选流式文章发表的标准格式,其结论不应该是速度,活性还有纯度之类。相反,应该是拿到细胞以后又得到了什么有价值的信息,在这个意义上,分选流式跟离心机目标是一样的。
想到的发展方向:
  • 细胞治疗......不展开了;
  • 把分选仪器做得简单如分析流式,如CytoFlex SRT;
  • 把分选跟单细胞多组学结合起来,现在的单细胞测序极少以分选流式为起点,除非在分选时就加了标签。这里的标签是区分不同单细胞的。
    有一款拉曼分选流式,开发近10年,这里记录一下。


下面说到,笔者目前最关心的临床流式市场。
还是那句话,应用驱动,试剂才是临床流式的核心。
淋巴细胞分群目前六色才三家。精细分群尚在发展之中。

泛肽线粒体这条路还要看看,但这个思路算是打开了。

自身抗体应用微球流式荧光,已经毋庸置疑。这里举一个元德维康的抗血小板膜糖蛋白特异性抗体检测的例子。

临床仪器方面的进展要比试剂快得多。目前,有18家公司获得NMPA医疗器械注册证。还有10家左右公司生产微球流式荧光机器。
笔者不厌其烦地列了一个兵器谱。


不过,别高兴太早。试剂依然是不配套。目前注册备案的染料最多是三激光十二通道。

也就是说,买了高配仪器,大概率不能合法干高配的活。


临床操作者最关心的还是易用性,流式只有像其它临床仪器一样易用,方能真正普及。十年前迈瑞的BriCyte E6,目前看来还是一个临床流式的标杆。


易用还包括了前处理的自动化,

四大类样本,非免洗测试是难点,不是说有离心机就不能实现自动化,但是需控制在较低成本,同时保证通量的前提下实现自动化才是目标。

  • 磁珠

  • 非磁性微球

  • 免洗测试

  • 非免洗测试

微球流式荧光在自动化方面开了一个好头,胡曼,透景,唯公,帝迈,宜乐芯推出了一体机,透景还有微球流式荧光和发光的双子岛。

归根结底,临床最需要的还是一揽子解决方案,目前看旷博/必达科最为全面。

流式之路,注定跟所有推广型产品一样,平凡也就是不平凡。

第一,最理想的设计应当是能拓宽应用的边界,诊断以前诊断不了的疾病;

第二,在相同用途前提下,让用户感受到的性能提升,FAB,最重要的Benifit;

第三,跟随式创新最重要是稳定

第四,没有使用和渠道的可及,难免归为空想;

第五,无论是否真的创新,价格是基础,不应该是特点,更不应该是唯一的优点。



回答部分会议中收到的问题。当然,与其说是回答,不如说是开一个脑筋风暴的窗口,欢迎有砖者拍砖,没有砖头的捡石头来拍,对脑门的冲击效果是一样的。
Q: 流式细胞仪的中国市场与全球市场有哪些独特的特点?
A: 笔者觉得,原创性还是国外要强得多。咱们号称的原创多多少少都有国外产品的影子。比如市面上一个趋化因子试剂盒,其实就是把BD公司的一个CBA试剂盒去掉了IL-8。国内在落地上的勇气和步伐一般而言要快于国外。目前,我们要做的是用循证医学的思路把数据夯实。


Q: 流式细胞仪在中国的市场前景以及未来机遇如何?
A: 科研,临床,工业三个市场。科研就是求新,科学家要领先市场的供给,但注定是多人多面的,工业化产品要不要追随,我们不在这里讨论。临床方面,流式在多数人眼中是白细胞分型,是高大上,但如果能让免疫细胞分群更加普及,检验科操作如同其它检验设备,临床解读没有障碍,其实增长空间不可想象。工业上把住合成生物学,细胞治疗,CRO等机会,市场也不可小估。
补一句,踏实把应用做得更普及,把仪器做得更稳定要比“军备竞赛”更重要。



Q: 国内流式市场有多大?仪器/试剂占比?
A: 说实话,笔者对这个问题一直不太关心,关心圈不等于影响圈。发光市场大,是不是就要人人做发光,还是要看能掌握多少,即可及市场。流式市场小,但透景要比多数IVD从业者成功。我们终其一生,也没法实现某些人的小目标,这就是现实。
不过,既然总有人问,还是估计一下,目前看大概10亿美金以内(题外话,NGS不算服务好像也是这个体量?),笔者认为目前应该是6亿,仪器和试剂在四六,或五五,这都不影响我们的判断了。


最后,感谢提供为本次讲座提供思路和资料的各位老师。



向前走 就这么走
就算被给过什么
向前走 就这么走
就算被夺走什么
向前走 就这么走
就算会错过什么

——朴树,韩寒

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