? ? ? ? 基于單細(xì)胞的基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析揭示了大量看似相同的細(xì)胞之間存在異質(zhì)性。因此從多組學(xué)水平上研究細(xì)胞異質(zhì)性可以更好地理解腫瘤轉(zhuǎn)移和耐藥性、干細(xì)胞細(xì)胞分化和胚胎發(fā)育等。然而，區(qū)別于基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)，代謝物、蛋白質(zhì)和翻譯后修飾由于缺乏擴(kuò)增方法以及這些生物分子的多樣性，從單細(xì)胞層面研究代謝物、蛋白質(zhì)和翻譯后修飾仍然具有挑戰(zhàn)性。

? ? ? ? 近日，國家蛋白質(zhì)中心的（北京）秦偉捷研究員團(tuán)隊在Analytical Chemistry上發(fā)表“An Integrated Strategy for Mass Spectrometry-Based Multiomics Analysis of Single Cells”。研究人員開發(fā)了一種微孔芯片，并對其表面進(jìn)行了親水處理，可以串聯(lián)完成代謝物和蛋白質(zhì)的提取以及蛋白酶切工作，產(chǎn)物可以直接進(jìn)行單細(xì)胞代謝物質(zhì)譜檢測，并在不進(jìn)行磷酸化肽富集的情況下同時進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析和磷酸化蛋白質(zhì)組分析，結(jié)果共鑒定到132個注釋代謝物，1200多種蛋白質(zhì)和首個大規(guī)模的單細(xì)胞磷酸化分析數(shù)據(jù)集。

? ? ? ?芯片的硅孔表面結(jié)合Oligo-EG分子，將獲得的細(xì)胞分布于每個微孔中，然后使用80%?預(yù)冷的乙腈進(jìn)行代謝物的提取，同時，蛋白也會結(jié)合在Oligo-EG分子修飾的孔內(nèi)表面。收集提取的代謝物直接進(jìn)行質(zhì)譜分析，蛋白繼續(xù)進(jìn)行在微孔內(nèi)進(jìn)行酶切、消化、收集肽段進(jìn)行質(zhì)譜檢測。研究人員采用DIA-MS方法同時進(jìn)行單細(xì)胞全蛋白質(zhì)組分析和磷酸化蛋白質(zhì)組分析。

? ? ? ?研究人員分析了不同樣本之間的相關(guān)性，無論是蛋白水平還是肽段水平，相關(guān)性系數(shù)均在0.95左右，表示該技術(shù)體系非常穩(wěn)定。單細(xì)胞蛋白組的DIA實驗中在50個和1個HT22細(xì)胞中，分別鑒定到約3488和1389個蛋白，磷酸化肽段分別約1945和535條（n=6），同時可以看到作為空白對照的樣本只鑒定到50個以下的蛋白。以上結(jié)果均表明本研究方法能很好地適用于單細(xì)胞蛋白和磷酸化肽段的鑒定。

? ? ? ?為了進(jìn)一步探索作者提出的策略是否有能力分析單細(xì)胞蛋白之間的差異，研究人員利用微孔芯片對諾考達(dá)唑處理和未處理的共36個HT22細(xì)胞進(jìn)行質(zhì)譜分析，共鑒定了1594?個蛋白和1728個磷酸化肽段。PCA結(jié)果顯示本次單細(xì)胞DIA的蛋白和磷酸化肽段的定量數(shù)據(jù)均能非常好地將兩組對照樣本區(qū)分開，且篩選出的164個差異蛋白中包含很多與諾考達(dá)唑作用機(jī)制密切相關(guān)的蛋白（Stag2, Actn1, Dstn, and Ndel1等）。結(jié)果表明該策略可以在單細(xì)胞水平上表征藥物干擾的影響。研究人員還分析了代謝組學(xué)PCA結(jié)果顯示根據(jù)諾考達(dá)唑處理后的這些細(xì)胞是聚集的。說明該策略使用三種組學(xué)數(shù)據(jù)中的任何一種均可以在單細(xì)胞水平上區(qū)分不同的細(xì)胞狀態(tài)。

? ? ? ?文獻(xiàn)證明了該策略的高穩(wěn)定性以及可重復(fù)性，而且這種多組學(xué)的分析策略可能會在細(xì)胞異質(zhì)性中得到廣泛的應(yīng)用。青蓮百奧的單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)正是基于文獻(xiàn)中的研究策略，利用微孔芯片技術(shù)結(jié)合質(zhì)譜分析，突破蛋白質(zhì)無法擴(kuò)增以及單個細(xì)胞蛋白樣本微量的難題，實現(xiàn)高靈敏度、高覆蓋度的單細(xì)胞蛋白檢測結(jié)果，同時在不富集磷酸化修飾肽段的前提下仍能檢測大量磷酸化修飾肽段。隨著基于單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)質(zhì)譜研究方法的不斷發(fā)展，相信單細(xì)胞蛋白組以及單細(xì)胞多組學(xué)分析在臨床診斷、疾病分型以及細(xì)胞發(fā)展機(jī)制這些重大生命科學(xué)領(lǐng)域方面的應(yīng)用將會越來越廣泛。