單細胞蛋白質組學技術的普及一直被復雜的樣品制備流程和昂貴的專用設備這兩個問題制約。2026年6月17日,鄭州大學天健先進生物醫學實驗室李保國教授團隊在《Nature Communications》上發表論文,他們研發了一套EasySCP的單細胞蛋白質組學分析的平臺,把流式細胞分選和一體化裂解消化體系融合在了一起,解決了樣品損失的問題。
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研究團隊提前在384孔板里加了一種超混合裂解緩沖液,該緩沖液有去垢劑、LysC內切蛋白酶和胰蛋白酶,隨后流式細胞分選儀把單個細胞直接打進孔板里。下一步將其放入帶加熱蓋的PCR儀上放兩個小時,裂解和消化一步即可完成。研究團隊這個方法把傳統方法里那些反復轉移帶來的樣品損失給避開了,重復性和靈敏度自然就上去了。團隊還專門比了不同的反應體積和消化溫度,發現300納升加50攝氏度這個組合出來的蛋白質鑒定數最多。
研究團隊用這個平臺,在單個HEK293細胞里頭能鑒定出將近5000種蛋白質,小鼠肝細胞平均也能到3500種左右。跑到小鼠MC38腫瘤模型里去試,免疫細胞和非免疫細胞分得清清楚楚,免疫細胞平均鑒定到3205種蛋白質,非免疫細胞是3517種,聚類分析一看兩撥人各站各的隊。重復性方面單細胞樣本間的Pearson相關系數超過了0.92,變異系數中位數22.68%,方法穩不穩這些數擺在那兒了。
肝細胞從門靜脈到中央靜脈這條軸上代謝功能是分著區的,這事兒學界早就有認識,但蛋白層面單細胞分辨率的數據一直缺一塊。團隊拿CD73做中央靜脈區的記號、E鈣黏蛋白做門靜脈區的記號,把肝細胞按熒光強度切了八個梯度,相當于從中央靜脈一路排到門靜脈。608個單肝細胞跑下來一共鑒定到5267種蛋白質,里頭有3277種沿著這個軸呈現出明顯的空間表達差異,這個覆蓋面和深度在同類工作里算是往前邁了一步。
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有了這些分區蛋白質的數據打底,團隊又攢了一個叫HSS的肝細胞空間狀態評分系統。他們把自己做的單細胞蛋白質組數據跟激光顯微切割的數據、空間轉錄組的數據、單細胞核轉錄組的數據擱在一起篩,5267種里頭找出458個在多套數據里都表現出一致分區規律的保守蛋白質。拿這套標志物去推細胞在肝小葉里的位置,HSS評分在激光顯微切割數據里跟物理空間距離的相關性做到了0.824,在單細胞核轉錄組數據里也把空間分布給重構出來了,跨數據跑還能有這個表現說明這套東西的泛化能力是過得硬的。
部分肝切掉三分之二之后8個小時的小鼠肝臟空間轉錄組數據跑了一遍HSS,發現中央靜脈到門靜脈的整體軸結構還在,但細胞的分區表達模式已經亂了套,過渡態的細胞比例冒出來不少。組織切片的免疫熒光染色也驗證了這一點,Cyp2e1這個中央靜脈區的記號跟Cyp2f2這個門靜脈區的記號表達變化跟HSS算出來的趨勢對得上。
84孔板可以提前灌好緩沖液凍在零下八十度,干冰一托運到哪個有流式細胞分選儀的地方都能接著做。流式細胞分選儀這玩意兒在各大高校和研究所的平臺上基本都有,不用專門去買CellenONE那些貴得離譜的單細胞分離系統。前前后后樣品制備兩個小時就收工,單細胞蛋白質組學的門檻和成本就這么被拉下來了一截。從肝臟分區機制的精細刻畫到再生過程中空間分子響應的動態追蹤,再到單細胞蛋白質組學技術本身的平民化推進,這項工作在多個層面上都給出了有分量的貢獻。
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