中國科學院大連化學物理研究所張麗華研究員、梁玉研究員團隊近期研制出一種基于有序膠體晶體材料的高效色譜分離柱，在單細胞分辨率下實現了空間蛋白質組學的高通量、深度分析。相關成果已發表于《德國應用化學》。
空間蛋白質組學旨在解析生物組織內蛋白質組的空間分布，對于揭示生物功能與致病機制具有重要意義。在單細胞分辨率下分析蛋白質組的空間差異，有助于理解細胞空間異質性、細胞信號網絡及細胞間相互作用。當前主流技術主要采用激光顯微切割(LCM)結合納升級液相色譜—質譜聯用進行分析。然而，隨著空間分辨率提升至單細胞水平，LCM樣本數量顯著增加，分析通量成為主要瓶頸。據團隊介紹，在傳統單細胞切片分析中，即使使用高端質譜平臺，單個樣本的分離梯度時長仍需約30分鐘；而傳統質譜平臺則需1至2小時才能達到約1000個蛋白質的鑒定覆蓋度。
為破解上述難題，研究團隊研制了基于800納米單分散C18膠體顆粒有序組裝的膠體晶體色譜柱。該色譜柱具有高度有序的顆粒排列、亞微米級顆粒尺寸及無孔顆粒結構，柱效超過200萬/米，較傳統亞二微米色譜柱提升約10倍，可在保證鑒定覆蓋度的同時顯著提高分析通量。基于該有序膠體晶體色譜柱，在5分鐘和2分鐘的分離梯度條件下，對100微米空間分辨率的LCM切片分別鑒定出4462±119種和3597±172種蛋白質，而傳統亞二微米色譜柱需要30分鐘才能達到相近的鑒定覆蓋度。
在單細胞分辨率空間蛋白質組分析中，該色譜柱同樣展現出優異性能。僅需5分鐘即可從單個肝細胞切片中鑒定出2304種蛋白質；即便在2分鐘的極短梯度條件下，仍可鑒定超過1000種蛋白質。這一速度比傳統方法(約30分鐘)提高了16倍。
團隊進一步將該方法應用于肝癌組織空間蛋白質組分析，成功實現了肝硬化、早期肝癌及進展期肝癌病理區域的快速空間蛋白質組解析，并在單細胞分辨率下揭示了腫瘤區域內不同細胞的蛋白質組異質性。研究人員表示，該方法為單細胞空間蛋白質組學、分子圖譜構建及疾病組織微環境等研究提供了新的技術工具。
本文參考資料來源：中國科學報
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