微流控液滴技術與蛋白質組分析技術相結合
微流控液滴技術與蛋白質組分析技術相結合
浙江大學化學系微分析系統研究所方群教授團隊，聯合北京大學醫學部精準醫療多組學研究中心主任黃超蘭教授團隊，在單細胞蛋白質組學分析研究領域取得突破性進展。研究論文近日在線發表在美國《分析化學》雜志上。
黃超蘭介紹，近年來，基于細胞群體內的蛋白質組學研究，已越來越難以滿足對生命功能深入探究的需要。從單細胞層面去了解細胞特征以及彼此之間的相互影響，可以為生物系統中細胞間的異質性提供更寶貴的信息。然而，單細胞內蛋白質含量極少，且細胞內的蛋白質通常需要在離心管內完成復雜多步的前處理操作，由于樣品與離心管的接觸、多步的樣品轉移等原因，在進入質譜之前不可避免地帶來了蛋白質損失。
為此，該項研究自 2014 年起，兩個團隊的研究人員協同合作將微流控液滴技術與蛋白質組分析技術相結合，發展了一種微型化的油—氣—液“三明治”芯片及相應的納升級液體操控和進樣方法，能夠在原位靜態的納升級液滴中完成少量細胞蛋白質組學分析所必需的多步樣品前處理操作，并且實現了將液滴樣品直接高效地注入色譜分析柱內完成后續的液相色譜分離與質譜檢測。該芯片系統可以分別成功地從 100、50、10 和 1 個 HeLa 細胞內鑒定到 1360、612、192 和 51 個蛋白質。研究人員首次實現了以單個鼠卵母細胞為初始樣本的蛋白質組學分析，一共鑒定到 355 種蛋白質，其中存在一系列與生殖發育、疾病相關的基因。而且，微流控液滴體系具有更低的樣品吸附損失、更高的酶切效率和更高效的疏水性蛋白質鑒定能力等，更適用于微量蛋白質樣品的蛋白質組學分析。
黃超蘭介紹，此項研究首先成功發展了適合進行單細胞及類似微量樣品的蛋白質組學分析樣品前處理芯片和方法，顯著減少了樣品與反應器接觸所帶來的損失；二是發展了一種實現納升級液滴的直接進樣方法，完全避免了樣品轉移和經過液相儀器內復雜管路帶來的損失；三是提出了一種采用氣相來間隔液滴相和油相的新型液滴芯片結構，在成功防止液滴明顯蒸發的同時，還避免了油相和液滴相直接接觸帶來的脂溶性樣品的損失，也使系統能更方便地進行后續的分離柱進樣、色譜分離和質譜檢測。
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