打造解码单细胞卵白质的“全自动流水线”

将一根细长的打造单细的全探针放进样品容器，依靠机械视觉零星识别，解码20秒内就能对于单个细胞精准罗致，胞卵白质并将其注入纳降级微反映器。自动经由一旁显微镜的流水传输画面，记者看到，打造单细的全在探针视角下，解码容器中各个细胞如棋子般扩散，胞卵白质位置清晰可见。自动

日前，流水由浙江大学杭州国内科创中间生物与份子智造钻研院教授方群团队研制的打造单细的全全自动单细胞卵白质组合成平台正式宣告。方群介绍，解码这个合成平台就像一个强盛的胞卵白质“细胞解读器”，能以单个细胞为单元，自动精确检测其卵白质的流水表白情景，从而揭示细胞间的特色以及差距。这项钻研为清晰细胞妨碍发育、疾病爆发睁开以及药物研发提供了全新视角以及工具。

挑战单细胞组学钻研的“硬骨头”

人体内的种种细胞组成成份重大，搜罗DNA、RNA、卵白质、代谢物等。其中，卵白质是细胞功能的直接实施者。细胞经由卵白质及其翻译后修饰，可能感知并照应外在以及外在宽慰，从而影响全部性命体的功能以及形态。

“细胞具备异质性。比彷佛样是肿瘤细胞，总体世也有所差距，有的简略爆发转移，有的对于药物比力敏感。”方群批注说，传统的合成措施是把良多细胞放到一个容器内妨碍合成，细胞的总体化信息就会被细胞群体的平均化服从拆穿困绕。

由此，单细胞合成技术应需而生。该技术可能对于细胞妨碍逐个合成，测定细胞中各组分的组成以及含量，判断细胞的形态以及功能，并进一步判断机关中存在的种种细胞规范。经由对于细胞间异质性的钻研，人们可能更好地清晰细胞在生物体中的熏染，以及它们退出性命行动的机制。

凭证基因组、转录组、卵白质组等详细合成目的细分，单细胞合成技术可分为差距道路。由于卵白质无奈在体外妨碍扩增，相较单细胞基因组学以及转录组学技术而言，单细胞卵白质组学技术睁开相对于滞后。在一个细胞中，卵白质的总含量约为0.2纳克，品质仅至关于一只蚂蚁的万万分之一。而且组成这0.2纳克卵白质的是近2万种差距种类的卵白质，在单细胞水平上妨碍卵白质组合成的难度难以想象。

方群介绍，在单细胞水平上对于细胞内表白的全副卵白质（卵白质组）遏制定性以及定量合成，是揭示细胞规范及其形态必不可少的工具，在肿瘤异质性、干细胞分解、繁殖细胞发育、神经细胞合成等规模有紧张运用价钱。此前，单细胞卵白质合成技术已经有基因编码荧光卵白标志法、基于抗体或者核酸适体的标志法等本领，但这些本领在单细胞卵白质判断深度方面均存在较大规模性。

“样品豫备是卵白质组合成的关键步骤。”该钻研团队成员、浙江大学杭州国内科创中间王宇博士说，传统的单细胞样本前处置操作大多在微降级反映器中妨碍，在样品处置以及转移历程中会泛起清晰的样品损失，导致单细胞卵白质组合成的判断深度清晰飞腾。

运用微流控技术提升样本纯度

王宇介绍，想要提升单细胞卵白质组合成的判断深度有两种策略。一是在体积饶富小的微反映器中妨碍样品前处置，运用微尺度效应后退反映功能；二是将所有操作整合在一起，飞腾样品损失。但这两种策略对于技术与配置装备部署的要求都比力高。

多年来，方群团队自动于微流控单细胞卵白质组合成技术的钻研。所谓微流控，指的是在微米级妄想中操控微量液体的技术本领。这次钻研中，该团队基于前期研制的纳降级微流控液滴操控机械人以及“点取式”单细胞卵白质组合成使命流程，建树了全自动单细胞卵白质组合成平台。该平台由机械人负责样品转运，平台集成细胞分选与捉拿、纳降级体积样品前处置、色谱进样以及分说、质谱检测以及数据合成等操作关键。方群介绍，运用微流控技术能清晰提升反映功能，飞腾样本损失。在该平台使命流程下，单份样品妨碍样品前处置中的液体体积，是老例本领下的多少颇为之一。

传统卵白质组合成技术仅能在每一个细胞中判断1000种摆布的卵白质，这在单细胞合陋习模显患上有些“力不从心”。而运用该平台，团队当初对于单个哺乳植物细胞卵白质判断数最高已经逾越3000种，约占人类基因编码卵白质总数（约2万种）的15%。

记者懂取患上，相较于传统的单细胞卵白质组合成零星，该平台可实现单细胞卵白质组合成全副流程操作自动化，搜罗单细胞的定向捉拿、多步骤预处置、自动进样、色谱分说以及质谱检测等操作，清晰拓展了单细胞合成的信息深度以及维度，后退了合乐成用以及坚贞性。

“一款抗癌新药在临床试验阶段，假如患者发生耐药性，有哪些卵白质会爆发修正？若何在爆发耐药之行妨碍逆转？这些下场让临床医生比力头疼。”浙江省肿瘤医院Ⅰ期临床试验病房主任宋正波说，全自动单细胞卵白质组合成平台的宣告，或者将辅助临床医生处置这些下场。

西湖大先性命迷信学院特聘钻研员、西湖试验室智能卵白质组中间主任郭天南以为，学科交织融会，为卵白质组学钻研带来新血液，该平台走向财富化值患上期待。在实际运用中，该平台在通量提升、老本操作等方面尚有不断改善空间。

方群说，接下来，团队将进一步后退单细胞卵白质组合成的判断深度以及通量，以不断增长该技术的适用化水平。他们还将与生物医学专家相助，拓展该技术在生物学、医学以及药学等规模的深度运用，增长单细胞卵白质组学技术的快捷睁开以及运用普遍。