质谱技术进展：清华大学团队发展单细胞分析新技术
发布时间:2021-05-25 15:52
近日，清华大学精密仪器系的研究团队发展了一种基于质谱技术的单细胞脂质组精细结构分析的新方法，实现了哺乳动物单细胞内脂质的大规模精细结构分析。相关结果发表于《自然?通讯》(Nature Communications)上。
单细胞分析即对单个细胞进行分析研究。世界上没有两片完全相同的树叶，也没有两个完全相同的细胞。单个细胞之间在蛋白质水平、所表达的RNA转录子等方面都可能有明显的差别，即所谓的细胞异质性。而单细胞分析技术就是研究细胞异质性的有效方法。对于细胞异质性的研究在生物、医药等领域都有着重要的意义。
单细胞分析技术的研究对象包括基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组谱系等。其中基因组学分析技术经过多年的发展已经较为成熟，转录组学和蛋白组学分析技术近年来也大受关注，而脂质组学分析则是刚起步的新技术。
脂质是细胞的主要组成成分之一，不但数量庞大、结构复杂，而且由于脂质的碳碳双键位置、脂肪酸链位置等多处结构特征均可变化，异构体数量也有很多。所以针对单细胞的脂质组分析对技术的要求非常高。目前单细胞脂质组分析主要使用质谱技术，如探针电喷雾质谱、流式电喷雾质谱和单探针质谱等。虽然质谱技术具有灵敏度高、特异性强等优势，但是单个细胞内脂质的定量分析和精细结构鉴定仍然存在不小的问题。
清华大学研究团队发展的单细胞脂质组精细结构表征技术为解决这一问题提供了可行的方案。该项技术是研究团队利用自由基诱导解离、光化学衍生与多级质谱，与细胞固定、细胞电迁移和按需电喷雾离子化等手段相结合发展起来的前沿成果。不仅解决了哺乳动物单细胞内大规模脂质的按需、高灵敏度检测的技术挑战，还能够实现脂质脂肪酸链、sn-位置、碳碳双键位置等精细结构鉴定。
在实验中，研究人员完成了对单细胞内脂质C=C位置异构体和脂质sn位置异构体的鉴定和相对定量分析。结果表明该技术能实现多个脂质分子的精细结构鉴定和相对定量。而且研究人员还利用这一技术区分了基于脂质C=C异构体分析的敏感和耐药肺癌细胞，为该技术在精准医疗方面的应用提供支持。
癌细胞也具有很强的细胞异质性，单细胞脂质技术的发展对于癌症研究以及精准治疗也有重要意义。随着生活方式的转变以及老龄化的发展，癌症对人类造成的健康威胁已经变得越来越大。癌症患者数量急剧增加，癌症的检测与治疗技术也在快速发展，精准治疗就是癌症治疗技术的主要发展方向。细胞异质性研究是实现精准治疗的重要基础，单细胞脂质组分析技术作为单细胞分析的新兴技术，对于癌症精准治疗的发展将起到重要的推动作用。除此之外在生物学基础研究、疾病标志物筛查及新药研发等领域也有很大的应用价值。
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