北大科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)新型質(zhì)譜流式平臺 在單細(xì)胞分析領(lǐng)域取得突破
【化工機(jī)械設(shè)備網(wǎng) 技術(shù)前沿】單細(xì)胞分析涉及對單個細(xì)胞的基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀基因組和蛋白質(zhì)組等多維數(shù)據(jù)的深入研究，能夠揭示細(xì)胞間的異質(zhì)性，為理解生命過程、疾病發(fā)生機(jī)制以及精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展提供重要的視角和工具。
近五年來，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院分析化學(xué)研究所白玉教授課題組在單細(xì)胞分析技術(shù)方面取得了一系列進(jìn)展，包括基于質(zhì)譜標(biāo)簽的信號放大策略和多維有機(jī)質(zhì)譜流式分析平臺的開發(fā)，這些技術(shù)為腫瘤耐藥性機(jī)制研究提供了新思路。
最近，該課題組在單細(xì)胞代謝組學(xué)分析領(lǐng)域取得了新的突破。他們開發(fā)了一種深度有機(jī)質(zhì)譜流式分析平臺，該平臺能夠在線高效地進(jìn)行細(xì)胞裂解和高分辨質(zhì)譜分析，單個細(xì)胞的分析時間較現(xiàn)有技術(shù)延長了40倍。這一技術(shù)使得研究人員能夠獲得豐富的代謝物鑒定譜圖，單細(xì)胞代謝物鑒定數(shù)目可達(dá)600種，實(shí)現(xiàn)了普適性的單細(xì)胞異構(gòu)體定性定量分析。
該平臺由在線高效單細(xì)胞裂解裝置和非接觸電噴霧高分辨質(zhì)譜組成，解決了現(xiàn)有單細(xì)胞代謝組學(xué)方法存在鑒定深度有限、在線分析時間短、無法獲得二級質(zhì)譜信息以及不具備同分異構(gòu)體區(qū)分能力等難題，顯著提高了單細(xì)胞分析的效率和準(zhǔn)確性。
通過應(yīng)用這一新技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)揭示了MCF-7乳腺癌細(xì)胞存在的精細(xì)亞型，并在《自然-通訊》期刊上發(fā)表。研究團(tuán)隊(duì)還通過不同類型腫瘤細(xì)胞的代謝物信息驗(yàn)證了該流式平臺的普適性和異構(gòu)體代謝物區(qū)分能力。他們發(fā)現(xiàn)，利用3-羥基丁酸/4-羥基丁酸的異構(gòu)體相對含量信息，可以成功實(shí)現(xiàn)MCF-7細(xì)胞的3種亞型精細(xì)區(qū)分。進(jìn)一步的研究表明，3-羥基丁酸的豐度差異是導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞分型的主要原因，并且與下游多種抗氧化應(yīng)激靶蛋白的表達(dá)量呈正相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)為深入理解腫瘤異質(zhì)性以及乳腺癌的精準(zhǔn)治療提供了新的思路。
北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院在單細(xì)胞組學(xué)研究中的這些進(jìn)展，對于揭示細(xì)胞表型異質(zhì)性和闡明生物過程的分子機(jī)制具有重要意義，不僅推動了生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的深入，也為疾病的診斷和治療提供了新的視角和方法。
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