打造解码单细胞蛋白质的“全自动流水线”

按照基因组、转录组、蛋白质组等具体分析目标细分，单细胞分析技术可分为不同路线。由于蛋白质无法在体外进行扩增，相较单细胞基因组学和转录组学技术而言，单细胞蛋白质组学技术发展相对滞后。在一个细胞中，蛋白质的总含量约为0.2纳克，质量仅相当于一只蚂蚁的千万分之一。而且组成这0.2纳克蛋白质的是近2万种不同种类的蛋白质，在单细胞水平上进行蛋白质组分析的难度可想而知。

方群介绍，在单细胞水平上对细胞内表达的全部蛋白质（蛋白质组）进行定性和定量分析，是揭示细胞类型及其状态必不可少的工具，在肿瘤异质性、干细胞分化、生殖细胞发育、神经细胞分析等领域有重要应用价值。此前，单细胞蛋白质分析技术已有基因编码荧光蛋白标记法、基于抗体或核酸适体的标记法等手段，但这些手段在单细胞蛋白质鉴定深度方面均存在较大局限性。

“样品准备是蛋白质组分析的关键步骤。”该研究团队成员、浙江大学杭州国际科创中心王宇博士说，传统的单细胞样本前处理操作大多在微升级反应器中进行，在样品处理和转移过程中会出现明显的样品损失，导致单细胞蛋白质组分析的鉴定深度显著降低。

利用微流控技术提升样本纯度

王宇介绍，想要提升单细胞蛋白质组分析的鉴定深度有两种策略。一是在体积足够小的微反应器中进行样品前处理，利用微尺度效应提高反应效率；二是将所有操作整合在一起，降低样品损失。但这两种策略对技术与设备的要求都比较高。

多年来，方群团队致力于微流控单细胞蛋白质组分析技术的研究。所谓微流控，指的是在微米级结构中操控微量液体的技术手段。此次研究中，该团队基于前期研制的纳升级微流控液滴操控机器人和“点取式”单细胞蛋白质组分析工作流程，建立了全自动单细胞蛋白质组分析平台。该平台由机器人负责样品转运，平台集成细胞分选与捕获、纳升级体积样品前处理、色谱进样和分离、质谱检测和数据分析等操作环节。方群介绍，应用微流控技术能显著提升反应效率，降低样本损失。在该平台工作流程下，单份样品进行样品前处理中的液体体积，是常规手段下的几十分之一。