近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所單細(xì)胞分析研究組研究員陸瑤團(tuán)隊(duì)在高通量單細(xì)胞外囊泡分泌分析技術(shù)研究中取得新進(jìn)展，利用臺(tái)式掃描儀實(shí)現(xiàn)了高通量單細(xì)胞外囊泡分泌分析。
利用利用臺(tái)式掃描儀實(shí)現(xiàn)了高通量單細(xì)胞外囊泡分泌分析
細(xì)胞是生命存在的基礎(chǔ)，細(xì)胞研究是探索生命健康與疾病的基本條件和起點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，人們假定細(xì)胞群是同類的，但是越來越多的研究表明，即便是較小的細(xì)胞群中也存在較大的差異。單細(xì)胞分析能夠從各個(gè)方面深入理解生命過程，有望解決目前困擾生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問題——細(xì)胞功能異質(zhì)性。
近年來，單細(xì)胞分析技術(shù)迅速發(fā)展并大大推動(dòng)了生物醫(yī)學(xué)的研究。然而目前絕大部分的單細(xì)胞分析技術(shù)依賴體積龐大、價(jià)格昂貴的儀器進(jìn)行單細(xì)胞計(jì)數(shù)以及生物分子信號(hào)檢測(cè)。以單細(xì)胞外囊泡（EV）分泌分析為例，其一般需要例如熒光顯微鏡和激光微陣列掃描儀等儀器完成實(shí)驗(yàn)流程，這些儀器價(jià)格昂貴、體積較大，難以廣泛推廣應(yīng)用。因此，亟需一種簡(jiǎn)便、易于操作、低成本的分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞外囊泡分泌物的檢測(cè)，以便更好地認(rèn)識(shí)細(xì)胞間通訊、信息交換的重要介質(zhì)細(xì)胞外囊泡的分泌異質(zhì)性。
針對(duì)上述問題，該研究團(tuán)隊(duì)在前期工作（PNAS，2019）基礎(chǔ)上，通過將免疫金銀染色技術(shù)和泊松分布統(tǒng)計(jì)相結(jié)合，在臺(tái)式掃描儀上實(shí)現(xiàn)了無需細(xì)胞計(jì)數(shù)的高通量單細(xì)胞外囊泡分泌分析。該平臺(tái)由高通量微孔陣列芯片和抗體涂層玻片組成，微孔陣列芯片用于捕獲單細(xì)胞，抗體涂層玻片用于捕獲單細(xì)胞分泌的外囊泡。免疫金銀染色是一種被廣泛采用的染色方法，具有成本低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。金納米顆?？梢源呋芤褐械你y離子還原，使得金屬銀在膠體金表面產(chǎn)生灰色沉積，便于利用臺(tái)式掃描儀可視化檢測(cè)結(jié)果。泊松分布是一種離散概率分布，適合于描述單位時(shí)間內(nèi)隨機(jī)事件的發(fā)生次數(shù)，在微孔陣列芯片中捕獲細(xì)胞服從泊松分布的規(guī)律。該團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化細(xì)胞密度、體積，使得微孔中捕獲的細(xì)胞數(shù)目絕大多數(shù)為單細(xì)胞；利用該便攜式檢測(cè)平臺(tái)，分析了人口腔鱗癌細(xì)胞系和口腔鱗癌患者原代細(xì)胞分泌的不同表型的外囊泡，獲得了與免疫熒光分析類似的結(jié)果。此外，團(tuán)隊(duì)還利用滴定曲線定量分析每個(gè)單細(xì)胞分泌外囊泡的數(shù)量，從而可以直接比較不同表型的外囊泡在分泌數(shù)量、分泌率等方面的差異。
相關(guān)研究成果以“High-Throughput Single-Cell Extracellular Vesicle Secretion Analysis on a Desktop Scanner without Cell Counting”為題，發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)《分析化學(xué)》（Analytical Chemistry）上。該工作的第一作者是1820組博士研究生朱鳳佼。上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、大連化物所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的支持。
