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JACS Au封面|上海药物所/苏州医工所/奥素科技:合作构建基于有源数字微流控的单细胞蛋白质组学分析新方法!
2024.03.29

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    奥素科技的BOXmini™ SCP系统,以实际行动响应“国家大规模设备更新”和“推进高端生命科学仪器国产化”的政策,助力国家生命科学基础研究、创新药物开发和精准医疗落地抢占制高点。

    文章通讯作者:中国科学院上海药物研究所(周虎,谢华);中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(马汉彬);


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JACS Au封面


    研究背景:

    单细胞组学的兴起,加速了生命科学研究,为诸如发育、衰老、肿瘤与免疫等诸多领域提供了新的认识和见解。过去几年,以单细胞转录组为代表的单细胞测序技术发展迅猛。蛋白质作为细胞生命活动中的主要参与者,在单细胞水平进行全蛋白质组研究,是完善单细胞多组学研究急需填补的空白。

目前,基于质谱的单细胞蛋白质组学,可利用最新一代的质谱设备,实现在广阔动态范围全蛋白组的定性和定量。除高性能的质谱之外,保证实验成功的另一个关键便是高效的单细胞蛋白质样本处理平台:将一个细胞内有限、无法扩增且丰度差异大的全蛋白处理成质谱可检测样本。


    本文亮点:

    该研究首次提出并实现了一种基于有源矩阵数字微流控芯片(Active-matrix digital microfluidics,AM-DMF)的全流程SCP样本前处理解决方案(AM-DMF-SCP),如图1所示。该平台可以满足高通量单细胞分选、无损样品前处理和与质谱检测无缝衔接的SCP样本前处理需求,具有高效、快速、稳定易用的特点,突破了SCP样本制备的瓶颈,为科研人员提供一个可靠的工具来简化样品制备过程,从而使SCP更加大众化,推动SCP领域的发展。


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图1,AM-DMF-SCP:有源矩阵数字微流控芯片单细胞蛋白质组学样本前处理

    采用AM-DMF-SCP方法和数据独立采集(DIA),在15分钟液相色谱梯度条件下,单个HeLa细胞的平均鉴定蛋白质可达2258种。同时也对三种肿瘤细胞系:HeLa、A549和HepG2进行了细胞异质性分析,并利用机器学习来识别这些细胞系的特征,如图2所示。

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图2,利用AM-DMF-SCP对比三种不同细胞系

    最后,利用AM-DMF-SCP进行了第三代EGFR抑制剂ASK120067耐药细胞(67R)及其亲本NCI-H1975细胞的单细胞蛋白质组的表征,结果分析得到VIM表达升高与67R耐药之间可能存在关联,这与大量样本分析的结果一致,如图3所示。


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图3,利用AM-DMF-SCP进行耐药细胞系机制研究

    上述结果表明,AM-DMF-SCP的提出有效克服了单细胞蛋白质组学样本制备相关的技术障碍困难,以其高效和自动化执行单细胞分选及质谱样品制备过程,纳升级痕量样本反应体系的特点,突破了单细胞蛋白质样本制备的瓶颈。该研究为单细胞蛋白质组样本制备提供了成熟可靠的解决方案,这将成为精准医疗研究领域的一个重要里程碑。


    全文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.4c00027?goto=supporting-info


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全自动芯片式单细胞蛋白质组学样本制备仪(BOXmini™ SCP)


    BOXmini™ SCP为质谱单细胞蛋白质组学样本前处理提供了有效解决方案。该设备搭载有源矩阵数字微流控芯片,可在片上实现单细胞分选、细胞裂解、蛋白酶解等样本前处理全流程。具有全自动化、高通量、无损处理、用户友好性等特点,有效地突破了单细胞蛋白质组学样品制备的技术障碍。