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    質譜技術進展:清華大學團隊發展單細胞分析新技術

    發布時間:2021-05-25 15:52
      近日,清華大學精密儀器系的研究團隊發展了一種基于質譜技術的單細胞脂質組精細結構分析的新方法,實現了哺乳動物單細胞內脂質的大規模精細結構分析。相關結果發表于《自然?通訊》(Nature Communications)上。
     
      單細胞分析即對單個細胞進行分析研究。世界上沒有兩片完全相同的樹葉,也沒有兩個完全相同的細胞。單個細胞之間在蛋白質水平、所表達的RNA轉錄子等方面都可能有明顯的差別,即所謂的細胞異質性。而單細胞分析技術就是研究細胞異質性的有效方法。對于細胞異質性的研究在生物、醫藥等領域都有著重要的意義。
     
      單細胞分析技術的研究對象包括基因組、表觀基因組、轉錄組、蛋白質組和代謝組譜系等。其中基因組學分析技術經過多年的發展已經較為成熟,轉錄組學和蛋白組學分析技術近年來也大受關注,而脂質組學分析則是剛起步的新技術。
     
      脂質是細胞的主要組成成分之一,不但數量龐大、結構復雜,而且由于脂質的碳碳雙鍵位置、脂肪酸鏈位置等多處結構特征均可變化,異構體數量也有很多。所以針對單細胞的脂質組分析對技術的要求非常高。目前單細胞脂質組分析主要使用質譜技術,如探針電噴霧質譜、流式電噴霧質譜和單探針質譜等。雖然質譜技術具有靈敏度高、特異性強等優勢,但是單個細胞內脂質的定量分析和精細結構鑒定仍然存在不小的問題。
     
      清華大學研究團隊發展的單細胞脂質組精細結構表征技術為解決這一問題提供了可行的方案。該項技術是研究團隊利用自由基誘導解離、光化學衍生與多級質譜,與細胞固定、細胞電遷移和按需電噴霧離子化等手段相結合發展起來的前沿成果。不僅解決了哺乳動物單細胞內大規模脂質的按需、高靈敏度檢測的技術挑戰,還能夠實現脂質脂肪酸鏈、sn-位置、碳碳雙鍵位置等精細結構鑒定。
     
      在實驗中,研究人員完成了對單細胞內脂質C=C位置異構體和脂質sn位置異構體的鑒定和相對定量分析。結果表明該技術能實現多個脂質分子的精細結構鑒定和相對定量。而且研究人員還利用這一技術區分了基于脂質C=C異構體分析的敏感和耐藥肺癌細胞,為該技術在精準醫療方面的應用提供支持。
     
      癌細胞也具有很強的細胞異質性,單細胞脂質技術的發展對于癌癥研究以及精準治療也有重要意義。隨著生活方式的轉變以及老齡化的發展,癌癥對人類造成的健康威脅已經變得越來越大。癌癥患者數量急劇增加,癌癥的檢測與治療技術也在快速發展,精準治療就是癌癥治療技術的主要發展方向。細胞異質性研究是實現精準治療的重要基礎,單細胞脂質組分析技術作為單細胞分析的新興技術,對于癌癥精準治療的發展將起到重要的推動作用。除此之外在生物學基礎研究、疾病標志物篩查及新藥研發等領域也有很大的應用價值。

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