蕭山這項(xiàng)科技世界領(lǐng)先

浙大杭州科創(chuàng)中心發(fā)布并上線全自動(dòng)單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析平臺(tái)

蕭山這項(xiàng)科技世界領(lǐng)先

該技術(shù)在疾病的早期診斷、個(gè)性化治療及藥物研發(fā)等領(lǐng)域有較高應(yīng)用價(jià)值

圖為全自動(dòng)單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析平臺(tái)自主研發(fā)團(tuán)隊(duì)

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

因此，在單細(xì)胞水平上，對(duì)細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的全部蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)組）進(jìn)行定性和定量分析，是揭示細(xì)胞類型及其狀態(tài)必不可少的工具，在腫瘤異質(zhì)性、干細(xì)胞分化、生殖細(xì)胞發(fā)育、神經(jīng)細(xì)胞分析等重要領(lǐng)域有著不可或缺的應(yīng)用價(jià)值。

浙江大學(xué)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(tuán)隊(duì)多年來致力于微流控單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析技術(shù)的研究。前不久，團(tuán)隊(duì)利用兩年的時(shí)間自主研發(fā)的全自動(dòng)單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析平臺(tái)正式發(fā)布并上線。

揭示細(xì)胞個(gè)體差異的“解讀器”

單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析技術(shù)是一種先進(jìn)的高靈敏檢測(cè)技術(shù)，能夠檢測(cè)單個(gè)細(xì)胞內(nèi)極其微量的蛋白質(zhì)。在一個(gè)細(xì)胞中，蛋白質(zhì)的總含量約為0.2納克，質(zhì)量僅相當(dāng)于一只螞蟻的一千萬分之一。而在如此微量的蛋白質(zhì)中，卻有近2萬種不同種類的蛋白質(zhì)。因此，在單細(xì)胞水平上進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析，其難度可想而知。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)的單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析平臺(tái)能夠以單個(gè)細(xì)胞為單位，精確地檢測(cè)其蛋白質(zhì)的表達(dá)情況，從而揭示細(xì)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(xì)胞放在一個(gè)樣品容器內(nèi)進(jìn)行分析，細(xì)胞個(gè)體化的信息會(huì)被細(xì)胞群體的平均化結(jié)果所掩蓋?！斑@就像是一個(gè)強(qiáng)大的‘細(xì)胞解讀器’，能夠深入解析每個(gè)細(xì)胞的蛋白質(zhì)變化，為理解細(xì)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。”方群教授介紹。

目前，其他的單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析技術(shù)僅能在每個(gè)細(xì)胞中鑒定1000種左右的蛋白質(zhì)，而方群教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)的單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析技術(shù)通過采用微流控技術(shù)，在單個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞蛋白質(zhì)鑒定數(shù)上已超過3000種，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

在分子智造研究所實(shí)驗(yàn)室，科研人員只要在電腦上設(shè)置好相應(yīng)的參數(shù)，按下指令鍵，實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器人就可以自動(dòng)開啟工作模式。這就是團(tuán)隊(duì)開發(fā)的納升級(jí)微流控液滴操控機(jī)器人和“點(diǎn)取式”單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析（PiSPA）工作流程，在這套系統(tǒng)支持下，平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞的定向捕獲、多步驟預(yù)處理、自動(dòng)進(jìn)樣、色譜分離和質(zhì)譜檢測(cè)等操作，顯著拓展了單細(xì)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(chǔ)上，最近團(tuán)隊(duì)還利用iChemFoundry平臺(tái)的自動(dòng)化機(jī)器人技術(shù)和機(jī)器視覺技術(shù)，首次建立了能夠完成單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析全部流程操作自動(dòng)化的分析平臺(tái)，不僅可以提高分析效率和可靠性，還有助于促進(jìn)分析流程的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)共享，這對(duì)于領(lǐng)域內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法的發(fā)展、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的提高、人力成本的節(jié)約都有很大意義。

精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的“新工具”

單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析技術(shù)的發(fā)展為生命科學(xué)領(lǐng)域的科研人員進(jìn)一步探索細(xì)胞相關(guān)生物過程和調(diào)控機(jī)制，為對(duì)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(dú)特的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。方群教授表示，該項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)在疾病的早期診斷、準(zhǔn)確分型和個(gè)性化治療以及相關(guān)藥物的研發(fā)等領(lǐng)域均具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。

例如，對(duì)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(biāo)細(xì)胞（如循環(huán)腫瘤細(xì)胞CTCs），通過在單細(xì)胞蛋白質(zhì)組水平上比較目標(biāo)細(xì)胞與其他細(xì)胞的蛋白質(zhì)表達(dá)差異，幫助判斷該患者是否患有癌癥、癌細(xì)胞具有何種特征、是否容易或已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)移，以及幫助選擇有針對(duì)性的藥物治療方法。平臺(tái)也可以通過分析癌細(xì)胞的蛋白質(zhì)表達(dá)特征，尤其是在經(jīng)過藥物治療后存活下來的少量耐藥癌細(xì)胞，幫助科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點(diǎn)，設(shè)計(jì)出更加精準(zhǔn)有效的藥物。

目前，平臺(tái)已經(jīng)和浙江大學(xué)第二附屬醫(yī)院、浙江省腫瘤醫(yī)院、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院等單位開展合作，就腫瘤細(xì)胞、生殖細(xì)胞等領(lǐng)域的科研合作開展進(jìn)一步探索。

接下來，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步提高單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析的鑒定深度和通量，以持續(xù)推進(jìn)該技術(shù)的實(shí)用化水平。同時(shí)，還將與生物醫(yī)學(xué)專家合作，廣泛拓展該技術(shù)在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等領(lǐng)域的深度應(yīng)用。