隨著二代測序技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，單細胞基因組和轉(zhuǎn)錄組研究突飛猛進，使學者們對細胞認識的分辨率大大提高。然而僅依靠單細胞的基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對理解細胞在人體復雜環(huán)境中的表型和功能還遠遠不夠。蛋白質(zhì)作為細胞內(nèi)生物功能的直接執(zhí)行者，通過蛋白質(zhì)及其翻譯后修飾的動態(tài)變化，可以感知并響應(yīng)幾乎所有外在和內(nèi)在的刺激，從而影響整個生命體的功能和狀態(tài)。因此單細胞蛋白質(zhì)組受到研究者們越來越廣泛的關(guān)注，是目前及未來重點研究的熱點之一。

細胞是生命活動的基本單元，細胞的精確分型是理解細胞在生理和病理過程中功能的先決條件。傳統(tǒng)研究手段是針對細胞群體進行分析，獲得大量細胞的平均化結(jié)果，無法區(qū)分不同細胞個體對于樣品異質(zhì)性的精確貢獻值，從而忽視或掩蓋了單細胞的個體差異。

單細胞蛋白質(zhì)組能夠幫助科學家解構(gòu)細胞亞群并推斷蛋白豐度關(guān)系。通過單細胞蛋白質(zhì)組學分析可以區(qū)分不同腫瘤細胞的分子分型，相較于傳統(tǒng)的病理組織分析技術(shù)更加精細準確，對于理解疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要的意義。另外，一些生物學樣品由于稀少，單細胞技術(shù)是唯一可以對其進行研究的技術(shù)。因此單細胞蛋白質(zhì)組將會是必要的手段，對于組織亞結(jié)構(gòu)研究、胚胎發(fā)育等研究具有重要的生物學意義。

HUPO國際大會（Human Proteome Organization World Congress）是全球蛋白質(zhì)組領(lǐng)域的盛會，也是蛋白質(zhì)組領(lǐng)域最高規(guī)格的學術(shù)大會，第17屆US HUPO年會于2021年3月8-12日在美國如期召開，受到疫情的影響，今年采用“線上會議”形式舉辦。

US HUPO會議主題為：從單細胞到系統(tǒng)生物學的蛋白質(zhì)組學在健康和疾病中的應(yīng)用（Proteomics from Single Cell to Systems Biology in Health and Disease），共設(shè)有14個主題分壇。今天追蹤報道 “單細胞蛋白質(zhì)組學“最新前沿技術(shù)突破及在未來應(yīng)用價值。

“單細胞蛋白質(zhì)組學”主題由單細胞蛋白組學的領(lǐng)軍人物——美國東北大學的Nikolai Slavov教授主持，該研究者采用Minimal ProteOmic sample Preparation (mPOP)樣本處理和TMT標記方法，優(yōu)化了單細胞蛋白質(zhì)組（SCoPE-MS)的實驗流程，進而對單個哺乳動物細胞進行質(zhì)譜分析，量化細胞分化過程中的單細胞蛋白質(zhì)豐度和異質(zhì)性。

會議上，西北太平洋國家實驗室環(huán)境分子科學實驗室Ryan T. Kelly教授就“single cell proteomics:unlocking the proteome one cell at a time”主題進行報告，分享了基于芯片的納升級微量液滴蛋白處理系統(tǒng)nanoPOTS（Nanodroplet Processing in One Pot for Trace Samples），以及最新的全自動化autoPOTS系統(tǒng)，可處理極少的生物樣品（少到10個細胞），且處理效率高，樣本損失最小。該平臺為小型細胞群體和臨床標本（例如用于表征組織或細胞異質(zhì)性的組織切片）的許多潛在生物醫(yī)學應(yīng)用提供了可能。

國內(nèi)單細胞蛋白質(zhì)組學分析研究領(lǐng)域也取得了突破性進展，浙江大學方群團隊聯(lián)合北京大學黃超蘭團隊將“微流控液滴技術(shù)與蛋白質(zhì)組分析技術(shù)”相結(jié)合，發(fā)展了一種微型化的油-氣-液“三明治”芯片及相應(yīng)的納升級液體操控和進樣方法，能夠在原位靜態(tài)的納升級液滴中完成多步樣品前處理操作，并且實現(xiàn)了將液滴樣品直接高效地注入到色譜分析柱內(nèi)完成后續(xù)的液相色譜分離與質(zhì)譜檢測。

參考文獻：

[1] SCoPE-MS: mass spectrometry of single mammalian cells quantifies proteome heterogeneity during cell differentiation. Genome Biol. 2018.

[2] Single-cell proteomic and transcriptomic Analysis of macrophage heterogeneity using SCoPE2. Genome Biol. 2021.

[3] Nanoliter-Scale Oil-Air-Droplet Chip-Based Single Cell Proteomic Analysis. Anal Chem. 2018.