單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程簡介（UE-SCP）

當下，單細胞多組學(xué)無疑是最受關(guān)注方向，發(fā)展日新月異。過去一年，多篇CNS等國際頂刊報道單細胞蛋白質(zhì)組前沿動態(tài)，表明單細胞蛋白質(zhì)組已登上主舞臺，即將在單細胞研究中大放異彩，可謂“‘單’心如故，夢想成真”。

單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)從單個細胞維度透視生命過程，對腫瘤異質(zhì)性、干細胞分化、生殖細胞發(fā)育、循環(huán)腫瘤細胞等重要領(lǐng)域有著不可或缺的應(yīng)用價值。但單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)受限于質(zhì)譜靈敏度和分辨率的發(fā)展、以及蛋白質(zhì)本身不可擴增的性質(zhì)，技術(shù)難度非常大。中科新生命自重磅推出“單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)”以來，受到了各個領(lǐng)域科研學(xué)者們的極大關(guān)注，老師們也對技術(shù)充滿了好奇：
· 檢測的是單個細胞嗎？
· 如何分選單細胞？采用的是什么技術(shù)？
· 鑒定深度如何？數(shù)據(jù)可靠性又如何？
今天就跟隨小編一起來詳細了解單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)吧！

2022年1月3日，中科新生命單細胞研發(fā)團隊和上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院單細胞組學(xué)與疾病研究中心共同合作，在bioRxiv發(fā)表了“An ultra-sensitive and easy-to-use multiplexed single-cell proteomic analysis”的預(yù)印版論文，通過靈活的分選系統(tǒng)高效分選細胞，建立了超靈敏的、易于使用的單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程（UE-SCP），可實現(xiàn)單個人源細胞中蛋白質(zhì)鑒定及定量數(shù)量超過2000種。

1. 單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程
我們在SCoPE-MS的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了裂解液、微孔板、分選方法以及質(zhì)譜方法，開發(fā)了易于使用的單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)流程（UE-SCP）。具體來說，獲得單細胞懸液后，使用溫和且高精度的全自動單細胞分離系統(tǒng)進行單細胞分選，微孔板收集后，完成細胞裂解、蛋白質(zhì)酶解和肽段標記，最后通過液質(zhì)聯(lián)用質(zhì)譜儀采集數(shù)據(jù)。

2. UE-SCP鑒定及定量的深度達單個細胞2000+
使用UE-SCP分別檢測32個和96個細胞，32個單細胞共鑒定到3220種蛋白質(zhì)，96個單細胞共鑒定到4003種蛋白質(zhì)（圖2E）。定量到的蛋白質(zhì)豐度動態(tài)范圍都高達6個數(shù)量級（圖2F）。64個HEK-293T單細胞、64個Hela單細胞或全部128個單細胞中定量蛋白質(zhì)的中位數(shù)均超過2000種（圖2G）。

3. UE-SCP數(shù)據(jù)穩(wěn)定且可靠
在128個細胞的鑒定數(shù)據(jù)中，篩選到3546種穩(wěn)定定量的蛋白質(zhì)，歸一化后數(shù)據(jù)呈現(xiàn)良好的平行性（圖3C）和優(yōu)異的相關(guān)性（圖3D）。對Hela和293T兩個細胞系定量到的共有蛋白質(zhì)進行無監(jiān)督聚類分析。層次聚類和主成分分析顯示，在單細胞蛋白質(zhì)組層面可以清晰的區(qū)分兩個細胞系。GO細胞組分分析表明UE-SCP優(yōu)異的單細胞結(jié)構(gòu)完整性和數(shù)據(jù)全面性。功能注釋結(jié)果中富集到的生物學(xué)途徑涉及翻譯、代謝、能量過程，以及VEGFA-VEGFR2信號通路、膜轉(zhuǎn)運、Rho GTP酶信號傳導(dǎo)等等�？傊�，基于UE-SCP平臺可以獲得可靠、穩(wěn)定、且有意義的單細胞層面的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)。

 小編小結(jié)
本文建立了一個超靈敏且易用的多重單細胞蛋白質(zhì)組工作流程。該技術(shù)集多個優(yōu)點與一身，比如無需微流控芯片、無需昂貴的超聲設(shè)備、液相系統(tǒng)維護簡單、自動化程度高、單細胞分選無損高效，兼容市售主流液質(zhì)聯(lián)用質(zhì)譜儀。利用該技術(shù)采集到的單細胞蛋白質(zhì)組動態(tài)范圍跨越6個數(shù)量級，單個直徑20微米的人源細胞可以鑒定并定量到2000種以上的蛋白質(zhì)，表明UE-SCP具有廣闊的應(yīng)用前景。單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對系統(tǒng)揭示細胞間的復(fù)雜性、多樣性及細胞功能、細胞狀態(tài)具有非常大的意義。

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