微流控液滴技術(shù)與蛋白質(zhì)組分析技術(shù)相結(jié)合
微流控液滴技術(shù)與蛋白質(zhì)組分析技術(shù)相結(jié)合
浙江大學化學系微分析系統(tǒng)研究所方群教授團隊，聯(lián)合北京大學醫(yī)學部精準醫(yī)療多組學研究中心主任黃超蘭教授團隊，在單細胞蛋白質(zhì)組學分析研究領(lǐng)域取得突破性進展。研究論文近日在線發(fā)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(nèi)的蛋白質(zhì)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(tǒng)中細胞間的異質(zhì)性提供更寶貴的信息。然而，單細胞內(nèi)蛋白質(zhì)含量極少，且細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)通常需要在離心管內(nèi)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(zhuǎn)移等原因，在進入質(zhì)譜之前不可避免地帶來了蛋白質(zhì)損失。
為此，該項研究自 2014 年起，兩個團隊的研究人員協(xié)同合作將微流控液滴技術(shù)與蛋白質(zhì)組分析技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展了一種微型化的油—氣—液“三明治”芯片及相應(yīng)的納升級液體操控和進樣方法，能夠在原位靜態(tài)的納升級液滴中完成少量細胞蛋白質(zhì)組學分析所必需的多步樣品前處理操作，并且實現(xiàn)了將液滴樣品直接高效地注入色譜分析柱內(nèi)完成后續(xù)的液相色譜分離與質(zhì)譜檢測。該芯片系統(tǒng)可以分別成功地從 100、50、10 和 1 個 HeLa 細胞內(nèi)鑒定到 1360、612、192 和 51 個蛋白質(zhì)。研究人員首次實現(xiàn)了以單個鼠卵母細胞為初始樣本的蛋白質(zhì)組學分析，一共鑒定到 355 種蛋白質(zhì)，其中存在一系列與生殖發(fā)育、疾病相關(guān)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(zhì)鑒定能力等，更適用于微量蛋白質(zhì)樣品的蛋白質(zhì)組學分析。
黃超蘭介紹，此項研究首先成功發(fā)展了適合進行單細胞及類似微量樣品的蛋白質(zhì)組學分析樣品前處理芯片和方法，顯著減少了樣品與反應(yīng)器接觸所帶來的損失；二是發(fā)展了一種實現(xiàn)納升級液滴的直接進樣方法，完全避免了樣品轉(zhuǎn)移和經(jīng)過液相儀器內(nèi)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(jié)構(gòu)，在成功防止液滴明顯蒸發(fā)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(tǒng)能更方便地進行后續(xù)的分離柱進樣、色譜分離和質(zhì)譜檢測。
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