蕭山這項科技世界領先

浙大杭州科創(chuàng)中心發(fā)布并上線全自動單細胞蛋白質組分析平臺

蕭山這項科技世界領先

該技術在疾病的早期診斷、個性化治療及藥物研發(fā)等領域有較高應用價值

圖為全自動單細胞蛋白質組分析平臺自主研發(fā)團隊

蛋白質作為細胞功能的直接執(zhí)行者，細胞通過蛋白質及其翻譯后修飾，可以感知并響應外在和內在的刺激，從而影響整個生命體的功能和狀態(tài)。

因此，在單細胞水平上，對細胞內表達的全部蛋白質（蛋白質組）進行定性和定量分析，是揭示細胞類型及其狀態(tài)必不可少的工具，在腫瘤異質性、干細胞分化、生殖細胞發(fā)育、神經細胞分析等重要領域有著不可或缺的應用價值。

浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心（簡稱科創(chuàng)中心）生物與分子智造研究院分子智造研究所方群教授團隊多年來致力于微流控單細胞蛋白質組分析技術的研究。前不久，團隊利用兩年的時間自主研發(fā)的全自動單細胞蛋白質組分析平臺正式發(fā)布并上線。

揭示細胞個體差異的“解讀器”

單細胞蛋白質組分析技術是一種先進的高靈敏檢測技術，能夠檢測單個細胞內極其微量的蛋白質。在一個細胞中，蛋白質的總含量約為0.2納克，質量僅相當于一只螞蟻的一千萬分之一。而在如此微量的蛋白質中，卻有近2萬種不同種類的蛋白質。因此，在單細胞水平上進行蛋白質組分析，其難度可想而知。

團隊研發(fā)的單細胞蛋白質組分析平臺能夠以單個細胞為單位，精確地檢測其蛋白質的表達情況，從而揭示細胞之間的共性和差異，而不像常規(guī)分析方法那樣，大量的細胞放在一個樣品容器內進行分析，細胞個體化的信息會被細胞群體的平均化結果所掩蓋?！斑@就像是一個強大的‘細胞解讀器’，能夠深入解析每個細胞的蛋白質變化，為理解細胞的生長發(fā)育、疾病的發(fā)生發(fā)展以及藥物的研發(fā)，提供全新的視角和工具?！狈饺航淌诮榻B。

目前，其他的單細胞蛋白質組分析技術僅能在每個細胞中鑒定1000種左右的蛋白質，而方群教授團隊開發(fā)的單細胞蛋白質組分析技術通過采用微流控技術，在單個哺乳動物細胞蛋白質鑒定數上已超過3000種，達到世界領先水平。

在分子智造研究所實驗室，科研人員只要在電腦上設置好相應的參數，按下指令鍵，實驗室的機器人就可以自動開啟工作模式。這就是團隊開發(fā)的納升級微流控液滴操控機器人和“點取式”單細胞蛋白質組分析（PiSPA）工作流程，在這套系統(tǒng)支持下，平臺可以實現單細胞的定向捕獲、多步驟預處理、自動進樣、色譜分離和質譜檢測等操作，顯著拓展了單細胞分析的信息深度和維度，提高了分析通量和穩(wěn)定性。

在此基礎上，最近團隊還利用iChemFoundry平臺的自動化機器人技術和機器視覺技術，首次建立了能夠完成單細胞蛋白質組分析全部流程操作自動化的分析平臺，不僅可以提高分析效率和可靠性，還有助于促進分析流程的標準化和數據共享，這對于領域內實驗方法的發(fā)展、實驗準確性的提高、人力成本的節(jié)約都有很大意義。

精準醫(yī)學應用領域的“新工具”

單細胞蛋白質組分析技術的發(fā)展為生命科學領域的科研人員進一步探索細胞相關生物過程和調控機制，為對疾病發(fā)生、發(fā)展和治療的深入理解提供了新的解決方案和獨特的數據基礎。方群教授表示，該項技術的開發(fā)在疾病的早期診斷、準確分型和個性化治療以及相關藥物的研發(fā)等領域均具有非常高的應用價值。

例如，對于癌癥患者，可以從其血液樣本或從病灶中取得的少量活檢組織樣本中提取目標細胞（如循環(huán)腫瘤細胞CTCs），通過在單細胞蛋白質組水平上比較目標細胞與其他細胞的蛋白質表達差異，幫助判斷該患者是否患有癌癥、癌細胞具有何種特征、是否容易或已經發(fā)生了轉移，以及幫助選擇有針對性的藥物治療方法。平臺也可以通過分析癌細胞的蛋白質表達特征，尤其是在經過藥物治療后存活下來的少量耐藥癌細胞，幫助科學家們發(fā)現新的藥物靶點，設計出更加精準有效的藥物。

目前，平臺已經和浙江大學第二附屬醫(yī)院、浙江省腫瘤醫(yī)院、浙江大學醫(yī)學院附屬婦產科醫(yī)院等單位開展合作，就腫瘤細胞、生殖細胞等領域的科研合作開展進一步探索。

接下來，團隊將進一步提高單細胞蛋白質組分析的鑒定深度和通量，以持續(xù)推進該技術的實用化水平。同時，還將與生物醫(yī)學專家合作，廣泛拓展該技術在生物學、醫(yī)學和藥學等領域的深度應用。