单细胞膜片钳系统

Molecular Devices联合东乐自然基因举办第十二届膜片钳技术培训班（第二轮通知）尊敬的老师您好！为满足广大电生理科研人员的需求，由Molecular Device与东乐自然基因生命科学公司举办的第十二届膜片钳技术培训班将于2016年5月11-13日在北京大学医学部举行。届时将由多名著名电生理学家与您面对面交流，并配有五套膜片钳设备可在现场操作，改变传统的培训方式，使得理论与实践相结合，使您可以快速上手做实验。为保证教学质量本学习班名额有限，欢迎有兴趣的科研人员尽早报名！本届培训班我公司将与河北医科大学，北京大学医学部联合承办。 一、注册报到1、培训课程及安排：5月11日 08:00-09:00 注册报到09:00-12:00 膜片钳概述及基础理论 关兵才教授12:00-13:30 午餐(样机操作) 13:30-17:00 200B使用方法(样机操作) 关兵才教授5月12日 09:00-10:30 如何将电生理数据转化为高质量的图表 邹安若博士 11:00-12:00 如如何排除膜片实验中的噪音干扰 汪世溶博士12:00-13:30 午餐(样机操作) 13:30-16:00 700B的使用方法（200B/700B样机实践操作） 关兵才教授16:30-17:30 在体多通道记录技术 王远根5月13日 09:00-10:30 单细胞膜片钳与PCR 王升教授11:00-12:00 单通道膜片钳 张炜教授12:00-13:30 午餐13:30-16:00 200B/700B样机试用及现场答疑18:00-20:00 自助晚宴（每位报名缴费学员均可获得5月13日晚的自助晚宴券一张） 2、培训地点：北京市海淀区学院路38号北京大学医学部国家重点实验室2楼会议室 二、主讲人介绍：关兵才教授：现任河北医科大学基础医学院生理教研室教授, 1993年毕业于同济医大生理学专业,2004年~2008年在美国俄勒冈健康科学大学和新加坡国家心脏中心从事博士后研究。由于其扎实的电学、物化等电生理相关学科的知识, 关教授对电生理技术有极其深入的理解,并有较丰富的实践经验。主要从事初级感觉传入信息调制的研究，并首次将膜片钳技术应用于内耳微动脉段的原位细胞。主编《细胞电生理学基本原理与膜片钳技术》一书。 王升教授: 现任河北医科大学基础医学院生理教研室教授、学术带头人、博士研究生导师。2006年毕业于英国布里斯托大学生理系并获博士学位。2007-2012年分别在美国凯斯西储大学神经科学系和弗吉尼亚大学药理系任助理研究员，从事神经生物学方面研究。自2012年6月起任职于河北医科大学。主要从事循环和呼吸神经生理学领域的研究。 邹安若博士: 现任青岛海威磐石生物医药技术有限公司总经理，青岛大学创新药物研究院教授。1990年毕业于同济医科大学生理系获博士学位，1995年在犹它大学附属医院心血管专科从事博士后研究，师从世界著名电生理学家Dr.Michale Sanguinetti采用电生理学方法结合分子生物学技术研究遗传性和获得性(药物所致的)心律失常的机制(LQT syndrom)并取得了显著的成果。1999加盟安进生物制药公司（全世界最大生物制药公司）从事与离子通道有关的新药的开发研究。在国际著名刊物（包括NATURE）上发表50多篇文章。现主要从事药物的心脏安全评估和新药的研发。 张炜教授： 2000年毕业于河北医科大学药理学专业，获硕士学位。之后进入中国协和医科大学药物研究所，攻读博士学位，从事钾离子通道新药开发工作。2003年获博士学位。同年来到耶鲁大学医学院从事博士后工作，主要研究，1）谷氨酸受体亚型AMPA受体通道特性研究；2）谷氨酸受体亚型kainate受体辅助调节蛋白的研究；3) 谷氨酸受体亚型NMDA受体通道动力学研究。共发表论文9篇。自2012年7月结束研究，重返河北医科大学工作。2014年入选中组部青年千人计划。 汪世溶博士：现任美国Sensapex公司亚洲区技术总监 。硕博连读于中科院神经所，导师周专，接受过全面、扎实的电生理培训。博士后就读于University of California, San Diego，主攻神经发育和干细胞研究。 王远根： 东乐自然基因生命科学公司市场部产品经理，主要负责在体多通道记录研究。三、培训班费用： 包括资料费、午餐费。 1、培训费1,500元人民币/人，含培训班讲义以及5月11-13日3天午餐。 2、学员住宿、交通、早晚餐自理。请学员提前安排好交通和住宿。 3、缴费方法（转账或汇款请注明汇款人姓名与单位并保留汇款凭证） 单位汇款：户名：北京金科颐科技发展有限公司 开户行：光大银行北京德胜门支行 账号：350 101 880 000 516 43 个人转账：户名：刘晓鸣 开户行：北京银行亚运村支行 账号：6210 3000 1783 4836 四、乘车路线及周边酒店：1、乘车路线：A、北京西站 地铁9号线六里桥站换乘地铁10号线西土城站下车，B口出向北800米到达；B、北京南站 地铁4号线海淀黄庄站换乘地铁10号线西土城站下车，B口出向北800米到达；C、北京首都机场 地铁机场线至三元桥站，换乘地铁10号线外环到海淀黄庄站，转10号线内环到西土城站下车，B口出向北800米到达，或乘坐机场大巴中关村线。 2、会场附近酒店：北京赢家商务酒店地址：北京海淀区学院路38号（北大医学部校内） 电话：010-82320101 汉庭北京中关村学院桥酒店(北大医学部西门斜对面)地址：北京市海淀区学院路31号6号楼（北四环学院桥西北角）电话：010-82326688 念家快捷宾馆地址：北京市海淀区学院路甲38号 （北大医学部西门向南200米）电话：010-62361668/62359969 3、周边旅游：鸟巢、水立方、奥林匹克公园线：地铁十号线西土城站上车，到北土城站换乘地铁8号线奥体中心下车。圆明园、颐和园线：地铁十号线西土城站上车，到海淀黄庄站换乘地铁4号线圆明园、颐和园站下车。长城、十三陵等其他一日游可致电北京康辉旅行社010-58302100/13810256751. 五、联系人：东乐自然基因市场部李小姐：010-62259284-231（200）邮箱：market@dlnaturegene.com六、注册报名回执表（附件/下载）东乐自然基因生命科学公司2016-3-31

p style="text-align: justify text-indent: 2em "细胞是生物体和生命活动的基本单位,细胞分析对于细胞结构和功能的研究、生命活动规律和本质的探索、疾病的诊断与治疗、药物的筛选与设计等都具有十分重要的意义。作为细胞研究的“标配”，创新细胞分析技术在生命科学基础研究、生物制药、新型治疗方法中的应用与进展不可不知！/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "仪器信息网举办的“细胞分析技术与应用”专题网络研讨会在6月5日成功召开，本次会议报告干货十足，诚意满满，对广大细胞分析领域用户的研究工作具有一定指导意义。错过了直播的小伙伴不要遗憾，部分专家的精彩报告视频回放即刻奉上!/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong报告题目：《单细胞试剂盒分析》/strong/span/ppspan style="color: rgb(192, 0, 0) "strong/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 212px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/c6e217a3-3a1c-404e-ab9a-af4cc9876f3b.jpg" title="001.jpg" alt="001.jpg" width="200" height="212" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "江德臣，南京大学化学化工学院及生命分析化学国家重点实验室教授，博士生导师，单细胞分析课题组组长，教育部青年长江学者,江苏省化学化工学会质谱专业委员会秘书长。研究兴趣为高内涵单细胞分析方法和装置的建立，及其在细胞信号传导机制研究中的应用。以第一/通讯作者在PNAS、JACS、Anal Chem 等期刊发表学术论文50余篇。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "单细胞分析可以揭示细胞个体特征，以助于理解细胞自身的复杂性及彼此之间存在巨大差异，具有重要的生物学价值。在过去的六年中，江德臣教授所在实验室发展了基于微/纳试剂盒的单细胞分析策略，将宏观维度生物测量理论与方法引入单细胞分析中，建立了通用性强、通量高且可测量单细胞及单细胞器内生物分子活性的新型分析方法和装置。span style="color: rgb(192, 0, 0) "stronga href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105263.html" target="_blank"（span style="color: rgb(0, 112, 192) "点击查看视频回放/span）/a/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong报告题目：《微流控芯片单细胞分泌分析》/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 239px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/c6f4bf34-0adc-48e7-aa50-6026304a3bef.jpg" title="陆瑶.jpg" alt="陆瑶.jpg" width="200" height="239" border="0" vspace="0"//pp style="text-indent: 2em "span style="text-align: justify font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "陆瑶，博士, 副研究员，中国科学院大连化学物理研究所单细胞分析研究组组长。研究相关工作发表于PNAS，Science Signaling等国际期刊，主要科研成果在美国两家公司获得应用，作为主要发明人参与开发的单细胞蛋白分析技术获国际发明专利授权，目前已应用于CAR-T肿瘤免疫治疗药品开发及临床测试，被美国著名科普杂志科学家（The Scientist）评选为2017年度十大医疗技术发明首位。现主要从事基于微流控芯片的单细胞分析技术开发及其在人类健康/疾病相关问题中的应用等研究。/spanbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "细胞是生命存在的基础，探索生命健康与疾病常需要以细胞研究为基础。由于细胞与细胞之间存在差异，群体细胞的研究结果只能得到一群细胞的平均值，这往往会掩盖个体差异信息。为更全面的了解细胞以服务人类健康、疾病研究，单细胞分析就变得尤为必要。在过去的几年中，陆瑶老师团队开发了一系列的基于抗体条形码微流控芯片的高通量、高内涵单细胞细胞分泌分析工具，大大加深了人们对细胞分泌异质性的认识，并尝试将其服务临床实现个体化、精准医疗。span style="color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "(含未公开发表内容，暂不提供回放视频)/span/strong/span/pp style="text-align: center "strongspan style="color: rgb(192, 0, 0) "报告题目：《拉曼单细胞流式分选技术及应用》/span/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 240px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/e7fe07cf-f676-4425-985b-a6b1b99d2bc7.jpg" title="马波.jpg" alt="马波.jpg" width="200" height="240" border="0" vspace="0"//pp style="text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-indent: 2em text-align: justify "马波，研究员，博士生导师，中科院青岛生物能源与过程研究所微流控系统团队负责人。自2003 年起致力于微流控芯片技术在分析化学和生命科学中的基础和应用研究。目前研究方向聚焦在：基于微流控技术的高通量单细胞分析技术和仪器研究，研制了首套拉曼单细胞流式细胞分选仪；用于临床、环境和食品安全的便携式微生物检测系统；工业酶、菌株和微藻的高通量筛选、选育和定向进化研究等。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "“单细胞拉曼图谱” 是特定细胞的“化学指纹”，蕴含着该特定细胞在特定生理状态下的丰富的生化信息，通过体现细胞化学组成及其变化，能够静态和动态地表征和监测该细胞的遗传背景、生理状态及所处微环境。与现有荧光细胞分选技术FACS相比，拉曼激活单细胞分选RACS 具有无损非标记的特点。因此，马波教授团队先后研发了单细胞拉曼光镊液滴分选、高通量流式拉曼单细胞分析与分选及单细胞测序等系列关键技术，并于新近推出了单细胞拉曼分选耦合测序的RACS-SEQ系统，同时提供适用于拉曼抗生素耐药性快检、单细胞测序的芯片和试剂盒。该仪器及试剂盒将为耐药性快速检测、合成生物学细胞工厂表型筛选、工业菌株和高通量酶定向进化和筛选等提供创新的系统解决方案。strongspan style="font-size: 14px color: rgb(0, 112, 192) "(含未公开发表内容，暂不提供回放视频)/span/strong/pp style="text-align: center "strongspan style="color: rgb(192, 0, 0) "报告题目：《肿瘤靶向的拉曼SERS探针和拉曼微球的构建和应用》/span/strong/ppstrongspan style="color: rgb(192, 0, 0) "/span/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 242px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/7c59cb63-76ee-4bdd-ba86-db17ae600e1e.jpg" title="汤新景.jpg" alt="汤新景.jpg" width="200" height="242" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "汤新景，博士，北京大学药学院教授，长江学者奖励计划青年学者，国家优秀青年科学基金获得者，教育部跨世纪(新世纪)人才。近年来，在反义核酸药物及非编码RNA等功能核酸的定点修饰及其功能的精确光调控、新型荧光核酸探针和新型肿瘤靶向的光学纳米探针等方面开展了一系列的研究工作。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "拉曼纳米探针基于其高的光谱分辨率和深的组织穿透性而被广泛应用于生物体系。目前大多数的拉曼纳米探针是利用增敏金属表面负载的染料分子，且拉曼信号位于1400-1700 cm-1 范围内。鉴于此，汤新景教授设计并构建了一系列基于生物体系拉曼信号静默区（1900-2500 cm-1）的拉曼报告基团的金纳米拉曼探针以及无需金属增敏的拉曼纳米微球。通过进一步的拉曼纳米探针表面的靶向修饰和功能化，实现对肿瘤细胞、组织以及活体小鼠的特异性拉曼光谱检测或拉曼成像。a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105271.html" target="_blank" style="text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong（点击查看视频回放）/strongstrong/strong/span/a/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong报告题目：《肝细胞移植治疗肝衰竭的问题和策略》/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 239px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/bd1cd376-e0ab-4ac6-8ad6-43c62228704c.jpg" title="何志颖.jpg" alt="何志颖.jpg" width="200" height="239" border="0" vspace="0"//pp style="text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-align: justify text-indent: 2em "何志颖，研究员，博士生导师。同济大学附属东方医院再生医学研究所执行所长、课题组长，同济大学东方临床医学院生物技术教研室主任。入选上海市浦江人才计划等。现任中华医学会医学细胞生物学分会委员、中国整形美容协会干细胞研究与应用分会副秘书长等。科研上以干细胞与肝脏再生为研究方向，开展肝细胞移植基础和应用研究，致力肝脏疾病的细胞治疗。在Nature，Cell Stem Cell，Gastroenterology等期刊发表SCI论文37篇。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "肝衰竭是多数肝脏疾病重症化的共同结局，肝细胞移植治疗肝衰竭成为新的希望。如何获得非供体来源的肝细胞、提高移植肝细胞在宿主肝脏中的植入和增殖效率及开展活体示踪评价细胞移植的安全性等，成为肝细胞移植应用于临床迫切需要解决的主要问题。何志颖老师在报告中分享了应用多能干细胞肝向诱导分化、肝向谱系重编程等方案，获得充足的非供体来源的肝系细胞；通过局部磁场干预促进移植肝细胞在受体肝脏的植入效率；通过基因修饰或在受体肝脏释放生长因子促进移植肝细胞的增殖能力，寻找特异标志物分选具有肝脏再殖能力的肝系细胞，实现了移植肝细胞在受体肝脏的有效再殖；最后，应用活体生物体内发光成像系统，何志颖教授对肝细胞移植后在体内的分布进行了动态观察，开展了肝细胞移植后在肝脏中归巢与再殖规律的研究。a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105264.html" target="_blank" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong（点击查看视频回放）/strongstrong/strong/span/a/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong报告题目《质谱对大脑代谢通路的解析——从单细胞分析到组织成像》/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 200px height: 239px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/bf5f8e7b-bab1-45d3-9b30-42440313e939.jpg" title="黄光明.jpg" alt="黄光明.jpg" width="200" height="239" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "黄光明，中国科学技术大学化学系教授，博士生导师。2001及2004年先后在北京师范大学获分析化学学士和硕士学位，2007年在清华大学获得博士学位。2012－今在中国科学技术大学化学系任教。于2013年入选中组部第四批“青年千人计划。美国质谱协会会员，中国质谱分析专业委员会委员。长期从事质谱分析及其化学、生命科学等领域的应用研究。目前主要承担国家自然科学基金青年及面上项目，中组部千人计划以及科技部重大研发计划子课题等课题。在Cell，PNAS，Angew. Chem. Int. Ed.，Anal. Chem.，Chem. Sci., Chem. Comm. 等国际期刊上发表论文50余篇，引用1200余次。于2018年获得中国质谱学会首届“质谱青年奖”。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "针对单细胞分析中的一系列技术难题，黄光明教授通过兼容膜片钳技术实现了活体细胞原位取样，并结合毫秒级超快电泳分离技术，搭建了单细胞质谱分析平台。利用该平台实现了对脑切片组织样品上的单个神经元细胞研究，在脑内发现了一条新的谷氨酸合成通路，阐释了其促进学习记忆功能的分子机制，为在单细胞内开展代谢通道研究提供了新的研究平台。a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105270.html" target="_blank" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong（点击查看视频回放）/strong/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "虽然会议已经结束，但是精彩仍在继续，仪器信息网已经将部分报告老师的现场讲座视频上传到仪器信息网网络讲堂，想要重复学习或者错过参与会议直播的网友，可以点击报告视频精彩回放进行学习与分享。/spanspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(0, 0, 0) "更多专家报告请点击查看：/spana href="https://www.instrument.com.cn/news/20190612/486910.shtml" target="_blank" style="text-decoration: underline border: 1px solid rgb(0, 0, 0) "span style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) "istrongspan style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) color: rgb(192, 0, 0) font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "【视频回看】单细胞原位、定量分析、无损分选，还有？“最夯”重器都在这儿！/span/strong/iistrongspan style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) color: rgb(192, 0, 0) font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "/span/strong/i/span/a/pp style="text-align: center "span style="text-decoration: underline " /spanbr//pp style="text-align: center "strong关注span style="color: rgb(192, 0, 0) "【3i生仪社】/span解锁生命科学新鲜资讯！/strong/ppstrong/strong/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/bb3dca69-d424-4faa-b6d3-f9b9d6eee2d8.jpg" title="小icon.jpg" alt="小icon.jpg"//p

膜片钳产品家族新成员&mdash &mdash IonFlux&trade 全自动膜片钳系统我们非常荣幸的宣布&mdash &mdash Molecular Devices膜片钳产品家族又有了一位新成员&mdash &mdash IonFlux&trade 系统IonFlux 全自动膜片钳系统整合了专利的微流体灌注系统，体积小巧，可以放置在实验台上，设计简洁，类似读板机。方便且高性能的桌面实验平台：手动膜片钳的数据质量 - 稳定的G&Omega 封接灵活 - 兼容实验室常用的液体处理系统快速加样 - 可用于电压门控和配体门控的离子通道4 - 40° 温度控制 - 适于低温敏感通道的研究，及生理状态下通道活性研究 替代手动膜片钳：实惠 - 价格相当于手动膜片钳设备操作简单 - 无需专业的操作人员操作访问我们的网站 了解IonFlux系统更多独特的优点与技术。

近日，中国科学院微电子研究所健康电子中心研究员黄成军、副研究员赵阳团队，在单细胞电学特性流式分析方法及高通量实时分析仪器研究方面取得重要进展。 单细胞电学特性生物传感与分析技术为单细胞生物物理学研究提供了新维度。该技术已被证明在全血分析、肿瘤细胞分型和免疫细胞状态评估方面具有重要的应用潜力。然而，现有的电学检测方法难以实现高通量实时性分析，限制了需要大量系统实验的单细胞电学特性研究的开展。 面该团队提出了快速并行物理拟合求解器，仅需0.62 毫秒即可在线求解出单个细胞膜比电容和细胞质电导率。与传统求解器相比，在不损失准确度的前提下，速度提升了27000倍，且不需要任何数据预采集和预训练过程，进一步实现了基于物理模型信息的实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）（图1）。该技术可在50分钟内实时表征高达100902个单细胞，具有高稳定性、高通量、实时化和全流程自动化等特点。作为示范应用，该团队对药物处理后HL-60中性粒细胞脱粒现象这一典型的快速变化的生物过程进行实时表征分析。与普遍采用的神经网络辅助加速方法对比研究表明，piRT-IFC具有速度快、准确度高和泛化能力强的优势，具备广泛的应用潜力。 相关研究成果以piRT-IFC: Physics-informed real-time impedance flow cytometry for the characterization of cellular intrinsic electrical properties为题，发表在《微系统与纳米工程》（Microsystem and Nanoengineering）上。该研究由微电子所和计算技术研究所合作完成。近年来，该课题组面对单细胞物理特性检测存在敏感机理不明和技术实现困难等关键技术瓶颈，开创性提出了基于微流控技术的“交叉压缩通道”敏感新原理和单细胞电学模型，建立了基于微流控芯片的单细胞电学特性高通量定量检测方法，检测参数包括细胞膜比电容和胞浆电导率，通量比膜片钳等常规方法高10000倍，并进一步研发出实时高通量单细胞电学特性流式分析仪（图2）。仪器入选中国科学院自主研制科学仪器名录，与首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京胸科医院、计算所等单位合作，成功用于脑卒中动物模型、癌症病人样本、药物模型等领域的多种细胞的分析，为肿瘤/脑卒中等精准诊断、药物筛选等提供了有力工具，并发现了新型标志物，验证了相关药物候选分子的作用、获得授权专利。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、北京市、中国科学院的支持。阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）原理样机、核心微流控芯片、设备交互界面、典型结果和自动化实时数据处理流程 图2. 基于微流控芯片技术的单细胞电学特性活体单细胞分析仪（左）及核心微流控芯片（右）

p style="TEXT-ALIGN: center"img title="神经细胞.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/5ea1ac41-e831-42dc-ab38-5e418c9181f5.jpg"/　/pp　世界上没有两片完全相同的叶子，细胞也是。然而，科学家们在进行现代生物学研究时，大多时候都考察的是细胞群体，而忽略了细胞异质性。/pp　　就拿神经细胞来说，大脑中有亿万个神经细胞，这些神经细胞在细胞形态，突触连结，细胞结构，电生理以及生理功能上具有高度的多样性。不同种类的神经细胞中，其基因组、蛋白组、化学分子组成、含量、代谢也都有着很大的差别。在直径不到1毫米的一个很小的脑区，可能就存在几十种甚至上百种完全不同的神经元以及胶质细胞类型。甚至很多情况下，即使物理距离上相邻的两个神经元也可能是两个不同的神经元类型。因此，对脑内单个神经元的基因组、蛋白质组以及代谢组进行分析，具有重要的生物学价值。/pp　　单细胞技术在近年发展非常迅速，比如单细胞测序，已经广泛应用于各种生命学科的研究。2014年1月Nature Methods上发表的年度特别报道，将“单细胞测序”(Singled out for sequencing)的应用列为2013年度最重要的方法学进展。/pp　　单细胞技术不仅在测序方面取得了极大进展，单细胞质谱分析也正在逐渐得到更多的关注。与用于分析单个细胞基因组的单细胞测序不同，单细胞质谱主要是研究单个细胞内的代谢物情况，例如化学小分子的组成、含量和代谢等等。单细胞质谱的优势在于可以高通量检测目前其它单细胞技术无法检测的小分子化合物，以及它们的代谢过程。同时，由于质谱本身的优势，不需要采取测序或者特异性抗体等外部手段，就可以精确分析检测到的化学物质信息，可以说是“物美价廉”。 不过，由于质谱技术本身的局限性，目前还无法做到类似单细胞测序那样的大规模测量。/pp style="TEXT-ALIGN: center"　　　　多学科交叉合作，开发单神经细胞质谱/pp　　2013年，熊伟教授结束了在美国国立卫生研究院的博士后研究工作，回国后加入了中国科学技术大学生命科学学院。在申请中组部“青年千人计划”时，熊伟教授认识了另一位中科大化学学院的“青千”黄光明教授，当时，黄光明教授课题组正在发展一种小样品(pL级别)质谱测量技术。经过多次讨论，他们决定将两个实验室的优势技术进行结合，开发单神经细胞质谱这一新技术。/pp　　目前质谱技术在神经科学中的应用，主要还是采用对大量组织细胞匀浆后的样品进行分析。在单细胞检测中，质谱分析因为具有高灵敏度，大的线性范围以及高通量分析化学分子的特点，逐渐被用于单细胞的细胞代谢分析。但目前的方法需要使用大量有机试剂对细胞进行处理，无法保持采样时细胞的活性 冗长的处理和分离过程也导致较慢的分析速度，无法短时间内完成大量单细胞分析 并缺乏来自同一细胞的电生理信号 最终导致单细胞代谢物的质谱分析无法大规模用于神经细胞的分析。/pp style="TEXT-ALIGN: center"　　新技术让质谱分析活体单个神经元成为现实/pp　　2017年1月26日，熊伟教授与黄光明教授等人在PNAS上发表了一项题为“Single-neuron identification of chemical constituents, physiological changes, and metabolism using mass spectrometry”的研究。在这项新研究中，研究团队依托电生理膜片钳以及电喷雾离子源技术建立了一种稳定的单神经元胞内组分取样和质谱组分分析技术。/pp　　 img title="神经细胞2.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/6e5915a4-ec84-4cb3-b4c3-d7724a1fc4d3.jpg"//pp /pp style="TEXT-ALIGN: center" 　span style="FONT-SIZE: 14px"膜片钳与单细胞质谱分析联用技术分析单个神经细胞示意图/span/pp　　电生理膜片钳能将玻璃微电极接触并吸附在细胞膜上，高阻抗封接后将膜打穿成孔，记录膜片以外部位的全细胞膜的离子电流。而电喷雾技术主要是利用一个高压交流电使分析物被离子化然后被质谱检测，该离子源具有较强的抗干扰能力。与传统的质谱方法相比，这一新方法最大的优势是可以原位对活细胞进行取样，并且同时采集细胞位置、电生理活动以及细胞内化学成分等多方面的信息。/pp style="TEXT-ALIGN: center"　　质谱分析让神经化学研究进入单细胞水平/pp　　研究人员利用这一方法对小鼠海马、前额叶、杏仁核、纹状体等脑区单个神经元内的数千种化学小分子进行了快速质谱检测，并同步采集了电生理信号。/pp　　海马、前额叶、杏仁核、纹状体这四个核团无论是在人类还是低等动物中都非常重要，与学习、记忆和情绪等行为以及相关疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等有着密切的联系。这些核团内的神经元种类繁多，目前国内外有多个课题组正在从单细胞测序的角度解析这些核团的神经元分类及对其功能进行鉴定。熊伟教授表示，他们对这四个核团神经元进行质谱研究，也正是想从单细胞水平全面分析这些核团神经元的代谢组学情况，以及这些代谢通路和代谢组在学习、记忆和情绪等行为及其相关疾病中的作用机制。/pp　　在这项研究中，研究人员主要对不同年龄段的小鼠海马、杏仁核、纹状体等脑区单个神经元中的谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)以及GABA等化学小分子进行定性、定量分析并对其进行神经元分类。/pp　　Glu和GABA是中枢神经系统两大类神经递质(兴奋性或抑制性)的代表性分子。早期人们认为一个神经元内只存在一种递质，其全部末梢只能释放同一种递质，这被称之为戴尔原则(Dale' s principle)。然而随着科学技术的发展，人们逐渐认识到两种或两种以上递质(包括调质)可存在于同一神经元内，在适当的刺激下可经突触前膜共同释放。这种新的观点得到了众多电生理及免疫组化等实验的证明。然而这些证据大部分都是间接的证据，尚无直接证据表明二者的共存。这项研究首次在单细胞水平，通过质谱分析给出了二者共存于同一神经元内的直接证据。同时，研究人员还发现了一些尚未在神经系统中被发现的小分子，他们正在努力研究其作用和分子机制。/pp　　此外，研究还鉴定了单个神经元内谷氨酰胺的代谢路径。Gln-Glu-GABA通路是谷氨酸和GABA代谢的经典通路，尤其是谷氨酸，它不仅仅作为兴奋性神经递质存在于神经元内，还大量参与到蛋白质的合成代谢以及细胞能量供应体系中。而GABA是中枢神经系统的抑制性递质，可以防止神经细胞过度兴奋。二者与各种脑疾病都有着密切的关系，如自闭症、阿尔茨海默病、帕金森病等。该通路在大脑的发育和衰老中扮演着非常重要的角色。对单个神经元内谷氨酰胺的代谢路径的鉴定对于深入理解这条代谢通路以及与之相关的疾病机制具有重要意义。/pp　　这项研究首次利用化学质谱方法直接无稀释地检测单个神经元中多种神经递质、代谢物、脂质等化学小分子，对单个神经元化学成分及代谢物进行了即时分析，并将目前神经细胞成分分析的研究推向了一个活细胞及单细胞水平。这一技术在将来或许能够帮助科学家们在单细胞层次上去研究神经生物学、代谢组学、毒理学等生命科学的重大问题。/pp　　谈到临床应用前景时，熊伟教授的态度也十分肯定。他表示，该技术允许研究人员对血液、脑脊液等样品中的单个细胞进行质谱检测，结合相应的生物标记物，完全有可能对阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等神经精神疾病的早期诊断提供帮助。/pp　　　熊伟教授从事神经科学研究，他认为现代神经科学研究需要技术的快速研发以及多领域多学科的交叉合作，必须发展包括显微成像、分子示踪、质谱分析、光遗传学以及转基因操作等最新的生物、物理、化学与工程材料等多学科交叉技术。熊伟教授表示，对他而言，科研不仅仅是工作，也是兴趣，尤其是对新技术的热切追求，驱动着他不断前行。熊伟教授及其研究团队也正在和中国科大的其它实验室展开合作，和不同的领域的科学家交流和分享科研心得是一种享受。/pp　　该项工作由中科大生命学院博士后朱洪影、生命学院博士研究生邹桂昌、王宁在熊伟教授和黄光明教授的共同指导下完成。该研究工作得到了国家自然科学基金委重大研究计划、科技部、中科院战略性先导科技专项(B类)以及国家青年千人计划等的资助。该工作还得到中国科学技术大学同步辐射实验室光电离质谱线站的仪器与技术支持。　/pp style="TEXT-ALIGN: center" img title="熊伟.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201704/noimg/2a3b00c2-8807-4156-a379-59653af1915d.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　　熊伟 教授/pp　　熊伟教授是国家中组部“青年千人计划”获得者，2001年毕业于北京大学生命科学学院，获理学学士学位。2006年毕业于北京大学生命科学学院，获理学博士学位。2006至2013年，在美国国立卫生研究院(NIH)酒精滥用与酒精中毒研究所(NIAAA)做博士后研究工作。2013年3月加入中国科学技术大学生命科学学院。中科院脑科学与智能技术卓越创新中心骨干成员。中科大神经退行性疾病研究中心暨脑资源库核心成员。长期从事与神经化学、药理学、小分子药物研发相关的神经科学研究，运用多种先进的实验技术从分子、细胞水平、到动物行为进行了深入系统的研究，并取得了系列重要成果。研究工作发表在Nature Neuroscience, Nature Chemical Biology, Journal of Experimental Medicine, PNAS, Journal of Neuroscience, Molecular Pharmacology等国际学术期刊上。获得过多项国家级基金资助。/p

p style="text-align: center "img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/0bb94937-6370-4e0c-8471-e1a4f208f43b.jpg"//pp　　采访嘉宾：熊伟 (中国科学技术大学生命科学学院教授，博士生导师)/pp　　世界上没有两片完全相同的叶子，细胞也是。然而，科学家们在进行现代生物学研究时，大多时候都考察的是细胞群体，而忽略了细胞异质性。/pp　　就拿神经细胞来说，大脑中有亿万个神经细胞，这些神经细胞在细胞形态，突触连结，细胞结构，电生理以及生理功能上具有高度的多样性。不同种类的神经细胞中，其基因组、蛋白组、化学分子组成、含量、代谢也都有着很大的差别。在直径不到1毫米的一个很小的脑区，可能就存在几十种甚至上百种完全不同的神经元以及胶质细胞类型。甚至很多情况下，即使物理距离上相邻的两个神经元也可能是两个不同的神经元类型。因此，对脑内单个神经元的基因组、蛋白质组以及代谢组进行分析，具有重要的生物学价值。/pp　　单细胞技术在近年发展非常迅速，比如单细胞测序，已经广泛应用于各种生命学科的研究。2014年1月Nature Methods上发表的年度特别报道，将“单细胞测序”(Singled out for sequencing)的应用列为2013年度最重要的方法学进展。/pp　　单细胞技术不仅在测序方面取得了极大进展，单细胞质谱分析也正在逐渐得到更多的关注。与用于分析单个细胞基因组的单细胞测序不同，单细胞质谱主要是研究单个细胞内的代谢物情况，例如化学小分子的组成、含量和代谢等等。单细胞质谱的优势在于可以高通量检测目前其它单细胞技术无法检测的小分子化合物，以及它们的代谢过程。同时，由于质谱本身的优势，不需要采取测序或者特异性抗体等外部手段，就可以精确分析检测到的化学物质信息，可以说是“物美价廉”。 不过，由于质谱技术本身的局限性，目前还无法做到类似单细胞测序那样的大规模测量。/pp　　strong1. 多学科交叉合作，开发单神经细胞质谱/strong/pp　　2013年，熊伟教授结束了在美国国立卫生研究院的博士后研究工作，回国后加入了中国科学技术大学生命科学学院。在申请中组部“青年千人计划”时，熊伟教授认识了另一位中科大化学学院的“青千”黄光明教授，当时，黄光明教授课题组正在发展一种小样品(pL级别)质谱测量技术。经过多次讨论，他们决定将两个实验室的优势技术进行结合，开发单神经细胞质谱这一新技术。/pp　　目前质谱技术在神经科学中的应用，主要还是采用对大量组织细胞匀浆后的样品进行分析。在单细胞检测中，质谱分析因为具有高灵敏度，大的线性范围以及高通量分析化学分子的特点，逐渐被用于单细胞的细胞代谢分析。但目前的方法需要使用大量有机试剂对细胞进行处理，无法保持采样时细胞的活性 冗长的处理和分离过程也导致较慢的分析速度，无法短时间内完成大量单细胞分析 并缺乏来自同一细胞的电生理信号 最终导致单细胞代谢物的质谱分析无法大规模用于神经细胞的分析。/pp　　strong2. 新技术让质谱分析活体单个神经元成为现实/strong/pp　　2017年1月26日，熊伟教授与黄光明教授等人在PNAS上发表了一项题为“Single-neuron identification of chemical constituents, physiological changes, and metabolism using mass spectrometry”的研究。在这项新研究中，研究团队依托电生理膜片钳以及电喷雾离子源技术建立了一种稳定的单神经元胞内组分取样和质谱组分分析技术。/pp style="text-align: center "img title="2.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/705ccfee-dabe-4de5-8fa8-1bde4c73181d.jpg"//pp style="text-align: center "strong膜片钳与单细胞质谱分析联用技术分析单个神经细胞示意图/strong/pp　　电生理膜片钳能将玻璃微电极接触并吸附在细胞膜上，高阻抗封接后将膜打穿成孔，记录膜片以外部位的全细胞膜的离子电流。而电喷雾技术主要是利用一个高压交流电使分析物被离子化然后被质谱检测，该离子源具有较强的抗干扰能力。与传统的质谱方法相比，这一新方法最大的优势是可以原位对活细胞进行取样，并且同时采集细胞位置、电生理活动以及细胞内化学成分等多方面的信息。/pp　　strong3. 质谱分析让神经化学研究进入单细胞水平/strong/pp　　研究人员利用这一方法对小鼠海马、前额叶、杏仁核、纹状体等脑区单个神经元内的数千种化学小分子进行了快速质谱检测，并同步采集了电生理信号。/pp　　海马、前额叶、杏仁核、纹状体这四个核团无论是在人类还是低等动物中都非常重要，与学习、记忆和情绪等行为以及相关疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等有着密切的联系。这些核团内的神经元种类繁多，目前国内外有多个课题组正在从单细胞测序的角度解析这些核团的神经元分类及对其功能进行鉴定。熊伟教授表示，他们对这四个核团神经元进行质谱研究，也正是想从单细胞水平全面分析这些核团神经元的代谢组学情况，以及这些代谢通路和代谢组在学习、记忆和情绪等行为及其相关疾病中的作用机制。/pp　　在这项研究中，研究人员主要对不同年龄段的小鼠海马、杏仁核、纹状体等脑区单个神经元中的谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)以及GABA等化学小分子进行定性、定量分析并对其进行神经元分类。/pp　　Glu和GABA是中枢神经系统两大类神经递质(兴奋性或抑制性)的代表性分子。早期人们认为一个神经元内只存在一种递质，其全部末梢只能释放同一种递质，这被称之为戴尔原则(Dale' s principle)。然而随着科学技术的发展，人们逐渐认识到两种或两种以上递质(包括调质)可存在于同一神经元内，在适当的刺激下可经突触前膜共同释放。这种新的观点得到了众多电生理及免疫组化等实验的证明。然而这些证据大部分都是间接的证据，尚无直接证据表明二者的共存。这项研究首次在单细胞水平，通过质谱分析给出了二者共存于同一神经元内的直接证据。同时，研究人员还发现了一些尚未在神经系统中被发现的小分子，他们正在努力研究其作用和分子机制。/pp　　此外，研究还鉴定了单个神经元内谷氨酰胺的代谢路径。Gln-Glu-GABA通路是谷氨酸和GABA代谢的经典通路，尤其是谷氨酸，它不仅仅作为兴奋性神经递质存在于神经元内，还大量参与到蛋白质的合成代谢以及细胞能量供应体系中。而GABA是中枢神经系统的抑制性递质，可以防止神经细胞过度兴奋。二者与各种脑疾病都有着密切的关系，如自闭症、阿尔茨海默病、帕金森病等。该通路在大脑的发育和衰老中扮演着非常重要的角色。对单个神经元内谷氨酰胺的代谢路径的鉴定对于深入理解这条代谢通路以及与之相关的疾病机制具有重要意义。/pp　　这项研究首次利用化学质谱方法直接无稀释地检测单个神经元中多种神经递质、代谢物、脂质等化学小分子，对单个神经元化学成分及代谢物进行了即时分析，并将目前神经细胞成分分析的研究推向了一个活细胞及单细胞水平。这一技术在将来或许能够帮助科学家们在单细胞层次上去研究神经生物学、代谢组学、毒理学等生命科学的重大问题。/pp　　谈到临床应用前景时，熊伟教授的态度也十分肯定。他表示，该技术允许研究人员对血液、脑脊液等样品中的单个细胞进行质谱检测，结合相应的生物标记物，完全有可能对阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等神经精神疾病的早期诊断提供帮助。/pp　　strong4. 后记/strong/pp　　熊伟教授从事神经科学研究，他认为现代神经科学研究需要技术的快速研发以及多领域多学科的交叉合作，必须发展包括显微成像、分子示踪、质谱分析、光遗传学以及转基因操作等最新的生物、物理、化学与工程材料等多学科交叉技术。熊伟教授表示，对他而言，科研不仅仅是工作，也是兴趣，尤其是对新技术的热切追求，驱动着他不断前行。熊伟教授及其研究团队也正在和中国科大的其它实验室展开合作，和不同的领域的科学家交流和分享科研心得是一种享受。/pp　　strong关于研究人员/strong/pp　　该项工作由中科大生命学院博士后朱洪影、生命学院博士研究生邹桂昌、王宁在熊伟教授和黄光明教授的共同指导下完成。该研究工作得到了国家自然科学基金委重大研究计划、科技部、中科院战略性先导科技专项(B类)以及国家青年千人计划等的资助。该工作还得到中国科学技术大学同步辐射实验室光电离质谱线站的仪器与技术支持。/pp　　strong关于熊伟教授/strong/pp style="text-align: center "img title="3.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/feba38ed-9bd1-4fc4-9016-bb72aef280df.jpg"//pp style="text-align: center "strong熊伟 教授/strong/pp　　国家中组部“青年千人计划”获得者，2001年毕业于北京大学生命科学学院，获理学学士学位。2006年毕业于北京大学生命科学学院，获理学博士学位。2006至2013年，在美国国立卫生研究院(NIH)酒精滥用与酒精中毒研究所(NIAAA)做博士后研究工作。2013年3月加入中国科学技术大学生命科学学院。中科院脑科学与智能技术卓越创新中心骨干成员。中科大神经退行性疾病研究中心暨脑资源库核心成员。长期从事与神经化学、药理学、小分子药物研发相关的神经科学研究，运用多种先进的实验技术从分子、细胞水平、到动物行为进行了深入系统的研究，并取得了系列重要成果。研究工作发表在Nature Neuroscience, Nature Chemical Biology, Journal of Experimental Medicine, PNAS, Journal of Neuroscience, Molecular Pharmacology等国际学术期刊上。获得过多项国家级基金资助。/pp　　strong参考文献：/strong/pp　　Single-neuron identification of chemical constituents, physiological changes, and metabolism using mass spectrometry/pp /p

最近，加州大学伯克利分校的Jay Groves及其团队开发出了一种新型层析技术用于研究细胞膜。　　Groves解释说：&ldquo 我们开发出的是一种嵌于细胞膜的纳米点阵列平台，当其在一个活细胞的细胞膜中运作时，它将提供一种用于探测和操纵细胞膜组件的物理手段，包括信号簇。　　截至目前为止，科学家主要通过各种显微镜研究细胞膜。受限于光的衍射作用，常规的显微技术很难观察比250nm更小尺寸的结构，然而，大部分细胞膜的成分，如蛋白质受体都比250nm要小。近年来，一些可以突破衍射障碍的超高分辨率显微技术问世，但这些技术更适合观察个体的静态图像，不能成为探测不断移动和变化中的细胞膜的理想技术。因此，科学家们需要一种用于细胞膜研究的全新技术。基于尺寸的新型层析技术并首次用于研究活细胞　　由Groves及其团队开发的这种技术，首先需要创建一种含有蛋白质的人工脂质膜，在金纳米颗粒阵列沉积在细胞膜表面之前，这些人工膜将在细胞表面与受体结合。下一步，对细胞表面的受体进行荧光标记，然后让该细胞无限靠近人工膜，这使得人工膜中的蛋白质和细胞膜中的受体彼此捆绑结合。　　通常情况下，受体在细胞膜的周围不断移动。但现在它们与人工膜中的蛋白质结合，其运动是受金纳米颗粒阵列约束的。只有当受体比金纳米颗粒之间的间隙更小时，他们才能够移动，而荧光标记物将显示出任何的移动轨迹。通过改变金纳米颗粒之间的距离，Groves及其团队可以测定受体的尺寸和研究影响受体功能的运动。　　这是一种基于尺寸的新型层析技术并首次用于研究活细胞，Groves及其团队通过该方法研究免疫系统中T细胞表面的受体。这些T细胞受体(TCRs)包括聚集的蛋白质团簇，当遇到蛋白质抗原时，它们可以捆绑结合。通过人工膜以附着不同浓度的抗原，改变金纳米颗粒之间的距离，Groves及其团队发现，团簇的大小取决于抗原浓度，浓度越高越利于形成更大的团簇。Jay Groves　　&ldquo T细胞受体微簇信号系统已经借助传统的光学显微镜有了很充分研究，但这部分是我们过去所不了解的。&rdquo Groves 表示：&ldquo 这是一种原理性的证据，它表明通过合成材料连接活细胞是实现细胞的分子级控制的另一个步骤。&rdquo （编译：刘玉兰）

p　　药物与受体相互作用研究在药物研发过程中发挥着非常重要的作用，其研究方法的便捷程度以及准确度直接影响a title="" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href="http://www.instrument.com.cn/application/industry-S22.html" target="_self"span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong药物研发/strong/span/a的效率。一般研究药物受体的相互作用均采用放射配基结合分析法和亲和色谱法，但因放射配基结合分析法操作复杂，需要制备特定的放射性配基，使应用受到一定的限制 而通常的亲和色谱法需要制备一定数量及一定纯度的受体，难度较大，且可能会影响受体对药物的选择性。/pp　　1996 年，西安交通大学贺浪冲教授提出细胞膜色谱法(cell membrane chromatography，CMC)，经过20 年的不断发展，CMC法已逐步成为研究药物与膜受体亲和作用的有力工具之一。CMC系统将完整的细胞膜包覆于硅胶表面，在仿生理条件下制备成色谱柱进行成分受体相互作用研究，可以快速筛选中药复杂体系中的活性成分，并准确计算出其与受体间的配位亲和常数。/pp　　近日，西安交通大学王嗣岑教授等人在《药学进展》杂志发表文章“ 细胞膜色谱法用于药物与受体相互作用研究进展”，详细介绍了细胞膜色谱法的前世今生及相关应用。/pp　　传统的CMC方法经历了2 次“更新换代”：首先，原CMC 模型中分离鉴别采用离线方式完成，即通过筛选发现在特定细胞膜固定相上有保留的中药部位，采用人工方法将保留组分接收并进行下一步分离及鉴定。十几年来通过对CMC 模型的改造，现已成功构建集“ 活性识别- 色谱分离- 分析鉴定”于一体的CMC/HPLC(GC)/MS 在线二维分析系统 利用“ 双捕集环” 和“ 双富集柱”交替富集- 分析模式，将原有色谱系统成功改造为新的在线二维分析系统 并成功研制了在线阀控切换装置，真正实现了高通量筛选。其次，原CMC法中，靶细胞是通过生物组织和一般培养方法获得的，其细胞膜上的非“目标”受体的表达数量很多，而“目标”受体表达数量有限且不可控，由此建立的CMC 法对配体的特异性、敏感性和选择性受到了不同程度的限制。近年来，随着生物技术的不断发展，研究者利用现代分子生物学手段，利用外源重组质粒构建了稳定高表达野生型表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)、血管内皮生长因子受体(vascular epidermal growth factor receptor，VEGFR)、成纤维生长因子受体-1 (fibroblast growth factor receptor-1，FGFR-1)等受体的人胚肾HEK293 细胞株，并以相应受体选择性拮抗剂为对照样品，成功建立了受体高表达CMC模型，发现了苦参、独活、虎杖、黄芪、川乌和红毛七中选择性作用于上述受体的活性组分 分子药理学实验证明筛选得到的化合物可以抑制相应受体蛋白的表达，并具有剂量依赖性。/pp　　药物-受体的亲和作用直接影响药物的代谢过程及药效学，细胞膜色谱作为一种全新的生物亲和色谱，实现了高效液相色谱分离和受体药理学的有机结合，用于表征药物- 受体的亲和作用并求解药物作用的解离常数。但这个过程往往不是几种简单理想的模型能够准确描述，所以如何避免测定中的干扰、增强方法的专属性是今后研究的重点所在。此外，细胞膜色谱有其特殊性，载体表面的细胞膜活性随时间不断衰减， 因此如何将亲和色谱理论应用到细胞膜色谱法中，在较短的时间内观察配体在细胞膜固定相上的保留特征，建立快速表征药物– 受体亲和作用的研究方法，也是一个非常重要的研究课题。/ppbr//p

第八届膜片钳技术培训班邀请函 东乐自然基因生命科学公司（DL Naturegene Life Sciences, Inc.）从2006年开始，已在北京（2006年）、太原（2007年）、武汉（2007年）、南京（2008年）、成都（2008年）、哈尔滨（2009年）、南昌（2010年）等地共举办了七届膜片钳技术培训班。培训班授课内容、实验的演示与操作涉及到膜片钳技术的方方面面，有效地促进了我国膜片钳技术的发展，深受广大学员的欢迎。在此我们非常感谢北京大学医学部、山西医科大学、华中科技大学、东南大学、成都中医药大学、哈尔滨医科大学、南昌大学以及国内膜片钳技术的科研人员对我们培训班的大力支持和帮助！ 为继续帮助国内广大从事膜片钳技术的实验人员、教师和学生学习膜片钳技术，解决膜片钳实验中的具体疑难问题，我公司联合中山大学生命科学院，决定于2012年11月25-27日在广州中山大学生命科学院举办为期3天的第八届膜片钳技术培训班。通过总结我们历次培训班的经验，以及根据广大学员们的建议，此次培训班定为初级培训班，主要讲述膜片钳技术的基础理论，目的是为刚入门的大学生、硕博研究生、希望巩固和拓展膜片钳技术基础知识的科研人员，以及国内相关公司的销售人员和售后技术工程师提供技术理论培训。另外，我们将在明年（2013年）陆续举办中级、高级膜片钳技术培训班，同时我们还不定期举办Axon膜片钳专题讲座，满足不同层次学员的需求。现特邀请您参加，并就培训班具体事项请见附件，请填写附件中的回执并发给东乐自然基因生命科学公司。主办单位： 东乐自然基因生命科学公司 中山大学生命科学院主讲人：刘振伟 博士（东乐自然基因生命科学公司市场部）刘 斌 博士（东乐自然基因生命科学公司市场部）培训费1,500元人民币/人，含培训班讲义、第1天（11月25日）晚宴以及25-27日3天午餐。学员住宿、交通、早晚餐自理。我们推荐的宾馆见后。请学员提前安排好交通和住宿。详细信息请见附件。附件：第八届膜片钳技术培训班邀请函联系人：东乐自然基因广州办事处：王天睿 女士（020-87670126，13826021549，teri.wang@dlnaturegene.com）东乐自然基因北京总部：李姝敏 女士（010-62226882，15101049590，ailis.li@dlnaturegene.com）

实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）研发进展单细胞电学特性生物传感与分析技术为单细胞生物物理学研究提供了新维度。该技术已被证明在全血分析、肿瘤细胞分型和免疫细胞状态评估方面具有重要的应用潜力。然而，现有的电学检测方法难以实现高通量实时性分析，限制了需要大量系统实验的单细胞电学特性研究的开展。 近日，中国科学院微电子研究所健康电子中心研究员黄成军、副研究员赵阳团队，在单细胞电学特性流式分析方法及高通量实时分析仪器研究方面取得重要进展。该团队提出了快速并行物理拟合求解器，仅需0.62 毫秒即可在线求解出单个细胞膜比电容和细胞质电导率。与传统求解器相比，在不损失准确度的前提下，速度提升了27000倍，且不需要任何数据预采集和预训练过程，进一步实现了基于物理模型信息的实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）（图1）。该技术可在50分钟内实时表征高达100902个单细胞，具有高稳定性、高通量、实时化和全流程自动化等特点。作为示范应用，该团队对药物处理后HL-60中性粒细胞脱粒现象这一典型的快速变化的生物过程进行实时表征分析。与普遍采用的神经网络辅助加速方法对比研究表明，piRT-IFC具有速度快、准确度高和泛化能力强的优势，具备广泛的应用潜力。 相关研究成果以piRT-IFC: Physics-informed real-time impedance flow cytometry for the characterization of cellular intrinsic electrical properties为题，发表在《微系统与纳米工程》（Microsystem and Nanoengineering）上。该研究由微电子所和计算技术研究所合作完成。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、北京市和中国科学院的支持。近年来，该课题组面对单细胞物理特性检测存在敏感机理不明和技术实现困难等关键技术瓶颈，开创性提出了基于微流控技术的“交叉压缩通道”敏感新原理和单细胞电学模型，建立了基于微流控芯片的单细胞电学特性高通量定量检测方法，检测参数包括细胞膜比电容和胞浆电导率，通量比膜片钳等常规方法高10000倍，并进一步研发出实时高通量单细胞电学特性流式分析仪（图2）。仪器入选中国科学院自主研制科学仪器名录，与首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京胸科医院、计算所等单位合作，成功用于脑卒中动物模型、癌症病人样本、药物模型等领域的多种细胞的分析，为肿瘤/脑卒中等精准诊断、药物筛选等提供了有力工具，并发现了新型标志物，验证了相关药物候选分子的作用、获得授权专利。论文链接 图1. 实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）原理样机、核心微流控芯片、设备交互界面、典型结果和自动化实时数据处理流程 图2. 基于微流控芯片技术的单细胞电学特性活体单细胞分析仪（左）及核心微流控芯片（右）

众所周知，多功能纳米载体可以有效识别肿瘤细胞并且在体外具有良好的抗肿瘤效果。但是目光转向体内，这些纳米载体往往在免疫系统的攻击下集体失灵。因为，人体免疫系统将会感知纳米载体的入侵，并且非常努力的把我们精心设计的载体清除掉。一旦纳米载体被清除掉，药物就很难到达目标肿瘤区域，很难实现杀伤肿瘤的效果。因此，纳米医学的一个非常重要的课题就是在不破坏免疫系统的前提下，让纳米载体躲避免疫系统的攻击。传统的解决方案我们都是通过在纳米载体表面携带各种伪装工具，尽量和免疫细胞捉迷藏，能躲则躲，绝不露面。但是这些载体也很容易迷路， 到达深层肿瘤部位的很少，并且在和免疫系统的斗智斗勇中，还会激发免疫系统产生新的抗体从而加速纳米载体的清除，因此很难达到治疗的效果。而随着仿生纳米医学的发展，科学家们可以让纳米载体穿上“吉利服”，不但可以在免疫系统中潜伏下来，还可以大摇大摆的从免疫细胞的眼皮底下蒙混过关，发挥极大功效。这种“吉利服”就是细胞膜提取物，不同种类细胞提取的细胞膜包覆在纳米载体表面还可以表现出特殊的功效，像红细胞膜或者一些免疫细胞膜可以提高纳米载体的体内循环时间，肿瘤细胞膜可以特异识别同源肿瘤等。穿上“细胞膜吉利服”之后，纳米载体将显现各方面的优势和潜力，从而成为近年来多功能纳米载体领域的研究热点之一。1、T细胞膜包裹下仿生纳米药物的免疫识别增强通过糖代谢技术，获取嵌入叠氮基团（N3）的功能化T细胞，并提取功能化T细胞膜包裹在吲哚菁绿/聚合物纳米载体表面，构建仿生纳米光敏剂。功能化T细胞膜上不但原本的抗原受体可以赋予纳米光敏剂识别肿瘤细胞的能力，并且N3基团可以识别肿瘤细胞糖代谢靶点，从而实现纳米载体在肿瘤内部的富集，通过小动物光学成像可以清楚的看到T细胞膜包裹下仿生纳米药物在肿瘤部位的靶向作用，从而进一步实现肿瘤的精准可视化治疗。功能化T细胞膜仿生纳米颗粒实现特异性的肿瘤靶向和精准光热治疗参考文献：T Cell Membrane Mimicking Nanoparticles with Bioorthogonal Targeting and Immune Recognition for Enhanced Photothermal Therapy. Advanced Science. 2019: 1900251.2、生物学重编程全抗原细胞膜助力纳米疫苗的研发将肿瘤细胞和树突细胞融合细胞的生物学重编程细胞膜包覆在金属有机化合物表面，构建肿瘤疫苗可以在融合细胞膜表面表达大量免疫刺激分子，从而使得包裹融合细胞膜的纳米载体像抗原呈递细胞一样直接作用T细胞从而激活免疫反应。通过小动物光学成像，可以看到重编程细胞膜包覆的纳米载体在体内长循环到达肿瘤部位的过程。到达肿瘤部位的纳米载体还可以被树突细胞识别，从而诱导树突细胞成熟，增强免疫效果，最终消除肿瘤，从而拓展肿瘤治疗平台。生物学重编程细胞膜包裹纳米载体的过程以及肿瘤免疫的激活参考文献： Cytomembrane nanovaccines show therapeutic effects by mimicking tumor cells and antigen presenting cells. Nature Communications. 2019, 10(1): 3199.3、肿瘤细胞膜包裹的黑磷纳米载体拓宽光热肿瘤免疫治疗手术切除的肿瘤组织含有对患者特异性的新抗原，是成为制备个体化肿瘤疫苗最好的材料来源。作者利用细胞膜封装的方式在二维光热黑磷量子点（BPQDs）表面包裹肿瘤组织的细胞膜，从而制备具有光热效应的纳米肿瘤疫苗(BPQD-CCNVs)，并且把纳米肿瘤疫苗和集落刺激因子（GM-CSF）装入热敏水凝胶中。皮下注射水凝胶后可以在红外光的作用下持续释放纳米疫苗以及集落刺激因子，招募并激活DC细胞，从而捕获肿瘤抗原并激活肿瘤特异性T细胞。同时，尾静脉注射PD-1抑制剂，阻断PD-1/PD-L1免疫检查点通路，增强T细胞抗肿瘤免疫应答效应。通过活体光学成像我们可以对肿瘤进行生物发光标记，从而长期连续监测肿瘤在体内的发展情况。实验结果表明通过光热免疫治疗可以有效清除实体肿瘤同时抑制术后转移的复发。(A)光热肿瘤免疫实验设计思路；(B)FITC标记的水凝胶在体内的降解情况；(C)个性化光热肿瘤免疫治疗可以有效抑制术后实体肿瘤的复发；(D)个性化光热肿瘤免疫治疗可以有效抑制术后肿瘤的转移。参考文献：Surgical Tumor-Derived Personalized Photothermal Vaccine Formulation for Cancer Immunotherapy. ACS nano. 2019, 13(3): 2956-2968.珀金埃尔默拥有先进的分子影像技术，其小动物活体成像系统为生物医学的各种研究领域（包括肿瘤、干细胞、传染病、炎症、免疫性疾病、神经疾病、心血管疾病、代谢疾病、基因治疗、纳米材料、新药研发、植物学等）提供了完整的成像解决方案。点击链接，获取相关产品及应用资料：https://account.custouch.com/perkinelmer/site/#/list/15?_wxr_1564535099232&refresh=true关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

2023年2月，中科院遗传发育所、中科脂典的相关研究人员在《Trends in Analytical Chemistry》(IF: 14.9)上发表了题为“Embracing Lipidomics at Single-cell Resolution: Promises and Pitfalls”的综述文章，总结了单细胞脂质组学当前的技术进展和瓶颈，讨论了在单细胞水平分析脂质的独特技术挑战(特别是准确的脂质鉴定和定量的重要性)，并例举了单细胞脂质组学在生物学和临床医学中的潜在应用。(中科院遗传发育所王泽华博士和曹明君博士为本文的第一作者，中科院遗传发育所税光厚研究员和中科脂典技术总监Sin Man Lam博士为本文的共同通讯作者。)　　1、引言　　脂质作为细胞膜和细胞内细胞器(如脂滴)的主要组成部分，发挥着一系列复杂的生物物理、能量储存和信号传导功能，这些功能是细胞机制正常运转的基础。脂质代谢失调涉及多种主要疾病，包括糖尿病、心血管疾病、代谢相关性脂肪肝(MAFLD)、癌症、神经退行性疾病、传染病等。近几十年来，随着脂质组学的蓬勃发展以及分析工具/技术的改进，脂质的结构和生物学复杂性才开始被解开。　　质谱(MS)是广泛用于脂质组学领域的主要分析技术，相对于其它方法，它具有更高的灵敏度、更大的选择性、更强的稳定性和更高的特异性。质谱仪的快速发展，伴随着软件和数据库的进步，使得来自不同生物样本的各种生物液体(血浆、血清、尿液、唾液、泪液、痰等)、组织和亚细胞器中的脂质能够以前所未有的分辨率进行表征。脂质组覆盖范围的扩大极大地促进了疾病生物标志物的识别、表型验证以及假设的产生，并在脂质数据分析中提出了可能的系统方法，包括功能脂质模块的构建和脂质通路分析。　　脂质组学的典型工作流程和应用　　经典的脂质组学给出了构成生物样本的不同细胞群的“平均”图谱，这通常需要一个器官的代表性组织样本，使得最终构建的图谱能够反映一般的生物状态。然而，取一个有代表性的组织切片，忽略了脂质的空间分布，而脂质的空间分布往往具有重要的生物学意义。例如，该研究团队先前对金线鲃属洞穴鱼和地表鱼全脑切片的定量脂质组学研究发现，洞穴鱼中的硫苷脂(髓鞘的主要脂质成分)普遍减少。基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱成像(MSI)进一步揭示了洞穴鱼硫苷脂缺失的区域与中缝5-羟色胺能神经元的位置相对应。因此，金线鲃个体大脑脂质的空间分布图谱有助于证明5-羟色胺能神经元的脱髓鞘是洞穴鱼攻击性行为丧失的基础。　　随着光学成像和细胞内电生理学的技术创新，人们得以在单细胞分辨率下深入研究组织的生物结构，细胞异质性的普遍性变得明显起来。单个细胞与邻近细胞以及它们的原生微环境动态地相互作用和交流，最终影响由不同的单细胞脂质组(和代谢组)所反映的细胞内生物化学状态。事实上，早期组学的单细胞革命揭示了细胞异质性在无数生物环境中的普遍性。例如，单细胞蛋白质组学揭示了循环系统中肿瘤细胞表面蛋白在单细胞水平的异质表达，这些蛋白预测了对药物治疗的不同细胞反应，而随着疾病的进展，患者体内这些相同蛋白的平均表达并不能确定真正的治疗效果。在这篇综述中，作者讨论了单细胞水平的脂质组学革命如何从早期的组学开始，揭示细胞内以脂质为中心的见解，以及其潜在的应用和独特的技术挑战。　　2、单细胞脂质组学的新兴技术　　与单细胞基因组学和单细胞转录组学相比，单细胞脂质组学(和代谢组学)提供了最接近实际表型的数据信息。脂质组学与代谢组学的区别主要在于其关注非极性疏水代谢物，这些代谢物需要不同的提取和分析方案(例如需要不同的溶剂系统)。与信号可以扩增数百万倍的单细胞转录组学不同，高灵敏度对于单细胞脂质组学至关重要。此外，脂质在细胞内和细胞外的不同作用使细胞脂质组具有动态性和多功能性，这需要在采样时极度谨慎和快速，以便收集的细胞能够反映其原始状态。　　2.1 单细胞的取样　　经典脂质组学侧重于批量分析，以最小化组内的异质性，而单细胞脂质组学则侧重细胞间的差异。因此，收集技术应努力保持细胞异质性，并尽量减少来自邻近细胞和细胞外基质的污染。许多现有的样品处理或细胞分离策略可以扩展到单细胞脂质组学的采样中，包括膜片钳、微量移液、流式细胞荧光分选(FACS)和微流控单细胞阵列等。这些采样技术有其独特的优势和技术瓶颈，应根据组织或细胞类型的性质以及要解决的生物学问题逐案考虑选择。例如，倾向于成团粘附和/或对操纵敏感的细胞在采样过程中可能表现出较高的细胞死亡率，这会混淆数据并导致生物学错误解读。通常，非粘附细胞，如循环中的各种类型的血细胞，更易于进行高通量单细胞处理。组织的细胞外基质(ECM)的组成以及细胞分布各不相同，因此需要获得单分散细胞的优化方案，例如机械切割、酶解或这些方法的组合。特别是，与正常组织相比，病变组织(例如纤维化组织)可能具有明显不同的解离动力学，因此，优化分离方法以确保收集单分散、完整和有活力的细胞用于单细胞脂质组分析是非常重要的。　　膜片钳通常用于研究神经元、肌肉纤维和心肌细胞等易兴奋细胞，其优势是在相对原生状态下对细胞进行采样，通常来自新鲜的组织切片。然而，在膜片钳辅助的单细胞脂质组学分析中，在不破坏细胞膜的情况下分离完整的细胞是特别具有挑战性的。例如，使用膜片钳从灌注的小鼠大脑切片中捕获单个神经元细胞体不能完全保存轴突和相关终端的完整性，这可能会影响所得到的单个神经元脂质组数据。考虑到质膜是单细胞脂质组的重要组成部分，在单细胞分离过程中对质膜的损伤对单细胞脂质组分析尤为不利。此外，细胞损伤可能触发膜修复过程，这改变了原生细胞脂质组的特征，并混淆了下游分析。　　如果谨慎操作，精密微量移液管可以获得完整的细胞，但它的低通量低且相对耗时，因此更适合于感兴趣的稀有细胞类型的取样。　　FACS可将具有不同表型的单个细胞(由特定蛋白质(抗体)的荧光强度定义)排序到用户预定义的特定血管和缓冲液中，以实现相对高通量的单细胞分离，该方法错误率较低(低于1/100)，且细胞质膜通常保持完整。FACS的一个主要缺点是需要大量的细胞(超过10,000个)，因此不适合分离数量少的稀有细胞类型。悬浮细胞的要求也意味着细胞在采集样品之前不处于其原始状态，单个细胞的空间位置丢失。如果使用非质膜荧光标记物来标记细胞，则需要验证瞬时孔形成对特定质膜脂质和细胞内代谢产物的影响。　　微流控装置包括使用阀门、油滴或纳米管对单个细胞进行微型分隔。基于液滴的策略可能不适合单细胞脂质组学，如果单个细胞的包封是在油滴中完成的，这干扰了下游的脂质分析。油包裹的水滴为下游单细胞脂质组学提供了更好的选择，但是在去除油相期间需要谨慎，以获得相对清洁的液滴内细胞提取物用于下游分析。虽然微流控芯片的处理量高，对原料数量的要求较低，但其后的样本处理通常是在现场进行，这限制了 MS 在选择脂质提取方案进行下游分析时的灵活性。此外，有效的脂质提取需要使用有机溶剂，例如氯仿和甲基叔丁基醚(MTBE) ，这些溶剂与大部分用于制造纳米芯片的塑料材料不太相容。　　基于探针的电喷雾电离(ESI)也经常用于单细胞采样，这涉及使用直径足够小的探针尖端以插入单细胞(~3-9μm)。提取溶剂连续输送以进行原位代谢物提取，随后将提取物引导到质谱仪中进行直接分析。然而，这种取样策略不能确保每个细胞的完整质膜被输送到下游分析。质膜包括全细胞中一半的磷脂和90%的总胆固醇和鞘磷脂含量，基于探针的采样可能会导致单细胞脂质组学的大量信号损失。　　与限制脂质提取程序选择的微流控芯片和基于探针的取样相比，激光捕获显微切割在为下游分析选择样品处理方案方面有更高的灵活性。微解剖的单细胞的空间信息被保留。然而，该方法事先必需用福尔马林或乙醇固定细胞，以确保在显微切割过程中划定单细胞边界时的形态清晰度，而在此过程中脂质和小分子代谢物会大量丢失。此外，即使事先固定，整个细胞的完整性也往往得不到保留，这也使得这种技术不太适合收集单细胞用于下游的脂质组学研究。　　无论采用何种细胞采集策略，采集后都应立即对分离的单个细胞进行淬灭和灭活，以停止酶活性并尽量减少细胞脂质的人为改变。　　　　单细胞脂质组学技术　　2.2 单细胞脂质的获取　　拉曼光谱具有非破坏性和非侵入性的优点，允许进行原位分析，在捕获单个细胞在其自然状态下的脂质方面具有优势，但其无法在分子水平上破译精确的脂质结构，这大大限制了其脂质覆盖范围。而MS由于在区分脂质异构体方面的卓越灵敏度和特异性，已成为单细胞脂质组学中的主要分析技术。除了结构解析，基于MS的方法还允许检查单个细胞内的空间和亚细胞脂质定位，如通过C60二次离子质谱(SIMS)分析海蜗牛Aplysia单个神经元上脂质的异质性分布。尽管与 MALDI-MS 相比，SIMS 的灵敏度较低，但其能够获得亚微米的横向分辨率，由于探针尺寸的限制，其横向分辨率限制在10μm。利用簇离子源的SIMS技术还具有更柔和的电离动力学，有助于检测完整形态的脂质，空间分辨率通常在100nm至1µm之间。　　在各种基于MS的技术中，MSI方法在取样细胞的原生微环境方面具有选择性优势，并能保留对生物推断有用的空间信息。目前已经开发了图像引导的单细胞器MALDI-MSI，用以比较来自Aplysia的致密核心囊泡和透明囊泡中脂质含量差异。尽管 MALDI-MSI 具有诸多优点，但是它存在共采样的缺点，即从相邻的细胞产生混淆信号。一些脂质对 MS 扫描过程中可能出现的环境干扰很敏感，通常需要至少一个小时或更长时间才能完成组织切片的检查。此外，MALDI-MSI 单细胞分析也容易因离子抑制而降低灵敏度。最后，精确的脂质定量仍然是 MSI 方法中的一个主要技术挑战，因为同位素内标与内源性脂质均匀混合以进行标准化在技术上是具有挑战性的。　　荧光成像在灵敏度以及空间/时间分辨率方面优于基于MS的方法，使其在单细胞成像中具有潜在的用途。然而，基于荧光的技术在单细胞脂质组学中的应用受到其脂质组覆盖范围的限制。在自然界中很少有脂质和小分子代谢物表现出自身荧光，这就需要使用荧光探针。与基于MS的方法不同，亲脂性染料通常可以标记特定的某一类脂质，但无法区分同一类脂质中具有不同酰基链组成的单个脂质种类，或不同的脂质异构体。另一方面，脂质的荧光标记极大地改变了脂质的生化性质，如有些脂质被优先分配到不同的膜微区中，而与荧光基团是在头基还是酰基链上引入无关。因此，目前的脂质荧光染料缺乏特异性，这限制了荧光光学成像在单细胞脂质组学中的更广泛应用。　　虽然单细胞取样和基于质谱的技术革新已经实现了单细胞脂质组学分析的可能性，但仍存在一些技术瓶颈，包括：脂质覆盖面相对较窄(通常只有不到一百个具有高置信度的脂质) 缺乏准确的结构鉴定 缺乏可靠的定量数据 以及对单细胞水平的分析可重复性验证不足。为了解决这些技术瓶颈并推动该领域的发展，必须采用新技术来更好地描述细胞的异质性，并以更高的精度和更大的定量准确性来阐明其生物学意义。　　3、单细胞脂质组学的技术瓶颈　　3.1 迫切需要高覆盖率、准确的识别和定量测量　　单细胞脂质组学的一个最终目标是构建单个细胞的精确脂质组图谱，以揭示细胞间的差异。即使在对大量的生物样本进行研究的经典的脂质组学中，与转录组水平的变化相比，具有生物学意义的脂质水平的定量变化通常较小。这使得准确的定量对于解读单细胞水平上微妙但有意义的脂质变化尤为重要。单细胞脂质组学的定量也具有相当大的挑战性，因为脂质的内源丰度会有很大的变化。一个细胞中内源性脂质的高动态范围意味着，在一个特定的样品浓度下，不是所有的脂质都能落入质谱检测器的线性范围。虽然这在大部分脂质组学中通常通过在另一个样品浓度下的额外进样检测来解决，但这又为单细胞脂质组学增加了另一个难度，因为来自单细胞的样品材料数量往往是有限的。内源性脂质丰度的巨大差异也需要色谱系统从其内源性丰富的对应物中有效分离微量脂质，以尽量减少离子抑制，提高次要脂质物种的敏感性，并扩大分析物的覆盖范围。重要的是，为了在单细胞脂质组学中进行准确的脂质定量，应加入稳定的同位素内标。如果没有适当的内标来归一化内源性信号，校正来自不同类别的脂质或携带不同酰基链的同一类别脂质的离子响应变化，产生的单细胞脂质组数据很容易出现错误。　　基因组几乎整个区域都可以测序和注释，而仅基于MS/MS数据却很难最大限度地确定高置信度的脂质结构。这一瓶颈部分是由于自然界中脂质结构异构体的广泛存在，其中一些异构体在缺乏专门的预处理(如化学衍生)的情况下很难分离。例如，单个TAG的甘油主链被酯化为三个脂肪酰基链，从而为每个分子式产生无数脂肪酰基链组合。此外，不同脂质类别的结构异构物可能会使脂质鉴定过程更加复杂，例如双(单酰基甘油)磷酸酯(BMP)和磷脂酰甘油(PG)，以及半乳糖神经酰胺(GalCer)和葡萄糖神经酰胺(GluCer)等。幸运的是，这些结构异构体中的一些物质在色谱上是可区分的。因此，适当的前期色谱分离的应用极大地促进了某些脂质结构异构体的准确识别和定量，从而实现了更大的脂质覆盖。　　虽然脂质组学是组学家族中一个较年轻的分支，但在过去二十年中，它的发展速度很快。基于常规高效或超高效液相色谱(流速为100-1000μL/min)并结合质谱(HPLC/UPLC-MS)的各种经典脂质组学方法已被开发用于多种生物样品。近年来，基于微流量(流速为10-100μL/min)的LC-MS方法获得了更高的灵敏度，并能够以更少的起始材料(例如≈20-1000个细胞)实现全面的脂质代谢。可以想象，通过减小柱直径和流速进一步缩小色谱分离的规模可以提高分析物浓度，从而提高检测灵敏度。因此，基于纳米流(即流速1μL/min)的超灵敏脂质组学方法有望在单个细胞内实现亚微米级的脂质检测和定量。然而，迄今为止报道的纳米流方法的脂质覆盖率仍然相对较低，通常只覆盖一到两个主要类别的脂质，如PCs、PEs和/或TAGs，或者没有适当的结构标识。仅基于一级质谱分析的分子式水平的结构鉴定会导致不准确和低灵敏度，这极大地影响了单细胞脂质组学的分析范围和质量。因此，在单细胞脂质组学能够在基础生物学和转化医学中发挥更大作用之前，通过精确的结构鉴定和精确的定量分析来扩大脂质的有效分析范围是必不可少的。离子迁移率-质谱仪在脂质鉴定中的应用将碰撞截面(CCS)引入到脂类鉴定中，增加了m/z、保留时间和MS/MS谱图上的另一个维度的信息，有望增强单细胞脂质结构鉴定的可信度。　　目前，单细胞脂质组学方法大多是低通量的，因此，与早期的单细胞组学研究相比，通常分析的细胞种类要少得多。鉴于与基因组/转录组相比，细胞脂质组的生物学动态范围要大得多，因此，在单细胞脂质组学实现更大速度和更高容量分析之前，建立健全可重复的方法、设定正确的技术基准和构建可靠的单细胞参考脂质组数据库至关重要。　　　　基于LC-MS的单细胞脂质组学的不同模式　　3.2 数据分析　　正确分析大型数据集是从各种组学技术中收集有用的生物学见解的先决条件。由于单细胞脂质组学仅处于发展的早期阶段，尚未建立系统的数据分析体系。针对海量数据定制的方法通常不直接适用于单细胞数据。这是因为大量数据分析中的分布假设经常不成立，原因是单细胞数据集拥有更高的噪声和稀疏度，存在固有的额外异质性。目前，单细胞脂质组学的出现在某种程度上加剧了在分析和解释脂质组学数据方面的瓶颈。鉴于目前在单细胞脂质组学中脂质覆盖方面的局限性，在单细胞脂组学分析中收集生物学相关的途径改变之前，需要在单细胞脂肪组学的采集和数据分析方面进行长期努力。　　4、单细胞脂质组学的生物学和转化前景　　在过去的十年里，由于分析化学的技术创新和各种组学技术的出现，生物化学从传统的系综测量转向单分子测量。传统的集合分析可能导致静态异质性，当分子集合包含在观察期内保持稳定或变化不够快的亚群体时，就会出现这种异质性，从而导致“没有明显变化”的误导性结论。生物事件的平均分析数据不会捕捉到与整体行为不同的分子。同样，在任何细胞群体中，细胞间的差异总是不同程度的存在，基于整个群体的批量测量不能完全描述单个细胞的完整表型。通过在种群和单细胞水平上同时进行表型分析，可以破译潜在的有意义的生物学偏差，从而为很多生物学问题提供新的研究方向。　　4.1 发育与细胞谱系追踪　　多细胞生物体从一个受精卵发育成一个由不同细胞类型和器官系统组成的复杂组织，整个过程被记录在细胞谱系树中，它概述了在发展成多细胞生物体的过程中，从单个母细胞到其不同分支后代的细胞转换。目前已经开发了各种工具来构建单个生物体的细胞谱系树，但大多局限于绘制有限数量的克隆种群。细胞谱系树对于科学家解开生命的错综复杂的工程，以及加深我们对生物体发育、器官生成以及疾病进展和发病的理解非常重要。通过拼凑生物体内单个细胞的发育轨迹，单细胞谱系追踪以前所未有的细节捕捉到整个发育过程中不同的细胞命运，这扩展了我们对细胞分化机制、细胞异质性以及细胞间发育潜力差异的理解。　　考虑到生物体的单个细胞携带着由DNA编码的相同的遗传物质，人们通常认为不同的细胞命运是由单个细胞中基因在空间和时间上的差异表达决定的。虽然乍一看，与单细胞转录组学相比，单细胞脂质组学与单细胞谱系追踪的相关性可能不那么直观，但许多科学证据阐明了脂质代谢在决定细胞命运中的作用。例如，脂肪酸氧化产生的乙酰COA是组蛋白乙酰化的前体，组蛋白乙酰化改变染色质结构，从而调节DNA对转录机制的可及性。在不对称细胞分裂过程中，脂筏(富含胆固醇的膜微域)的不对称遗传也被认为是胶质母细胞瘤子细胞不同治疗耐药的基础。真皮成纤维细胞中存在由不同种类的鞘磷脂组成的不同的脂类构型，这触发了不同的转录程序，进而驱动细胞间异质性的不同细胞状态的建立(例如，纤维形成或增殖)。因此，单细胞脂质组学可以增加另一个维度的有用信息，以识别不同细胞命运的分子控制。　　4.2 了解肿瘤异质性　　构成肿瘤块的细胞是异质性的，在基因表达、细胞代谢、运动性、增殖率以及转移潜能方面具有不同的形态和表型特征。这种现象被称为肿瘤内异质性，它延伸到不同的肿瘤(即肿瘤间异质性)，可由遗传和非遗传因素共同引起。肿瘤的异质性可能在一定程度上解释了为什么癌症在临床上仍然难以攻克。研究肿瘤的异质性，特别是增殖能力和转移的来源，将有助于确定新的治疗靶点，以及指导免疫治疗和药物筛选。细胞间脂质代谢的差异对各种癌症的生长和预后有重要影响，如单个胰腺导管肾上腺癌细胞的脂质组学分析观察到胰腺癌特异性脂质代谢失调，这可能是由于介导脂质合成的关键酶ATP柠檬酸裂解酶表达减少所致。单细胞脂组学在加深我们对肿瘤异质性的理解方面有很大的希望。　　4.3 剖析对疾病的免疫反应　　除癌症外，传染病和新陈代谢疾病也是对公众健康的主要威胁。哺乳动物的免疫系统保护宿主免受各种病原体的入侵。构成宿主免疫系统的免疫细胞表现出巨大的细胞多样性，可以根据各种刺激进行动态调整。例如，对不同严重程度的新冠肺炎患者的单个外周血单核细胞进行scRNA-seq检测，发现存在一种具有增殖和代谢活性的自然杀伤细胞亚群，其代谢活动与疾病的严重程度呈正相关。有趣的是，这一亚群的自然杀伤细胞显示出神经鞘脂代谢的增强，这突显了单细胞脂质组学从以脂质为中心的角度阐明单个免疫细胞对新冠肺炎感染的差异反应的潜力。除感染性疾病外，对从人胰岛分离的单个细胞的scRNA-seq分析表明，在1型糖尿病患者中存在免疫耐受的胰腺导管细胞亚群。这一导管细胞亚群的转录特征类似于耐受性树突状细胞(即缺乏CD80和CD86)，导致免疫耐受和抗原呈递时的T细胞抑制。值得注意的是，单细胞分析显示胰腺β-细胞的基因特征与抗谷氨酸脱羧酶(GAD)滴度相关。与GAD水平相关的基因通路富集丰富分析包括许多脂代谢途径，如鞘磷脂代谢和磷脂酰肌醇信号系统。虽然在这些研究中没有进行单细胞脂质组学，但上述结果强调了单细胞中的脂代谢对于破译不同疾病背景下宿主免疫反应的代谢基础的重要性。　　　　单细胞脂质组学的应用　　结束语　　单细胞脂质组学的发展仍处于起步阶段，我们相信随着该领域的发展，将会有更多的生物学和临床应用。技术突破彻底改变了我们研究生物学的方式，其标志是从整体分析过渡到专注于单分子和单细胞。随着我们以更高的分辨率检查生物结构，细微的差异被揭示出来，这可能会为新的研究方向铺平道路，从而为生物学和临床医学中长期存在的问题提供独特的见解。

pstrong仪器信息网讯/strong 2018年9月26日，历时两天的“首届微纳流控细胞分析学术报告会”在北京圆满落幕。本次会议由清华大学主办，共邀请到19位专家学者进行报告，现场就微流控分析的研究与应用展开了多次讨论。会议次日，5位从事微流纳控分析及相关研究方向的学者专家及企业研发人员进行了精彩报告。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/3265b5de-5f78-4bf8-b8bf-4bed658ac76c.jpg" title="1清华 刘鹏.JPG" alt="1清华 刘鹏.JPG"//pp style="text-align: center "strong清华大学副教授 刘鹏/strong/pp　　清华大学副教授刘鹏在演讲题目为：“High-throughput superhydrophobic microwell arrays for super-resolution optical imaging”的报告中指出，自动共焦荧光显微镜和自动化制样系统的开发实现了基于细胞表型的观察进行大规模高含量药物导联和基因功能筛选。然而，传统显微镜的有限分辨率可能会掩盖细胞结构或蛋白质位置的许多细微变化。超分辨率显微镜，如随机光学重建显微镜(STORM)，可以打破衍射极限，但缺乏对于细胞筛选目的必不可少的通量。刘教授首次将超分辨率STORM系统与超疏水微孔阵列相结合，可以实现细胞的高通量，超高含量成像功能，并通过实验证实。他同时表示该高通量超高含量筛选系统可能在未来的药物发现中发挥重要作用。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/531be3f5-3c5a-4286-84d0-315b31905474.jpg" title="2 北大医学部 艾晓妮.JPG" alt="2 北大医学部 艾晓妮.JPG"//pp style="text-align: center "strong北京大学医学部讲师 艾晓妮/strong/pp　　北京大学医学部讲师艾晓妮在题目为“高通量单细胞微流控技术用于离子通道药物筛选” 的报告中主要阐述了以离子通道为靶的药物硏发是学术界和产业界关注的热点。但传统的离子通道药靶筛选平台存在试剂消耗较大、结果重现性差、技术门槛较高、仪器造价昂贵等问题 传统钙荧光技术筛选结果存在大量假阳性，而全细胞膜片钳技术由于技术门槛高和通量低,不适于大规模筛选。近年来基于微流控技术的单细胞分析取得较大进展，因此艾老师团队以离子通道TRP通道为范例，设计加工了一种高通量单细胞微流控芯片，用于离子通道药物筛选。实验验证表明基于微流控芯片的高通量单细胞钙荧光筛选体系与传统钙荧光方法相比可以显著提高结果重现性、缩短检测时间、提高结果准确度、降低假阳性率，从而大大降低膜片钳验证的工作量。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/38a0fef3-092b-4ebb-a616-68bb4cbfc74f.jpg" title="3 清华 林金明.JPG" alt="3 清华 林金明.JPG"//pp style="text-align: center "strong清华大学化学系教授 林金明/strong/pp　　清华大学化学系的林金明教授做了题目为“微流控芯片质谱联用细胞药学代谢分析方法研究”的报告，通过设计微流控芯片，尝试构建了肠-肝-胶质瘤仿生系统以评估联合用药治疗胶质瘤。系统评价了联合用药对胶质瘤U251细胞的作用并通过与质谱分析平台联合进一步研究了CPT-11和TMZ的代谢机制。该仿生模型能够执行长期细胞共培养，药物递送、代谢和药物作用的实时分析,有望系统模拟体外生理和药理过程。而后发展了一种专门研究联合用药吸收、代 谢动态过程的微流控肝肠芯片，证明能够药物代谢过程的模拟，有望为临床药物开发提供良好的体外模型。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/f1057454-becb-4f5a-957a-20fa8714bf3e.jpg" title="4 吉大 董彪.JPG" alt="4 吉大 董彪.JPG"//pp style="text-align: center "strong吉林大学教授 董彪/strong/pp　　吉林大学董彪教授在“基于微流控芯片和磁性复合纳米材料的循环肿瘤细胞捕获研究” 为题目的报告中指出，循环肿瘤细胞(CTCs)的检测和分离在癌症的诊断和预后中起着关键作用，而CTCs的高捕获效率和纯度难以同时实现。为解决这一问题设计了基于硅纳米线(SiNWs)/反蛋白石光子晶体结构和多功能磁性纳米复合材料(Fe3O4@C6Ce6@硅烷)的CTCs捕获倒置芯片，提高了CTCs的捕获效率和纯度,并利用共聚焦显微镜实现了实时检测和原位光动力学治疗(PDT)。初步实现了基于局域场效应的上转换荧光增强和肿瘤标志物检测。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/5fa610a8-c512-47fa-9ca5-1faabeed88af.jpg" title="5 岛津 Yuki Hashi.JPG" alt="5 岛津 Yuki Hashi.JPG"//pp style="text-align: center "strong岛津中国事业战略本部长 端裕树博士/strong/pp　　最后由岛津中国事业战略本部长端裕树(Yuki Hash)博士做了题目为“Shimazu latest instrumentation for cell researches”的报告，主要介绍了岛津的仪器设备在细胞研究领域的应用。他使用LC，GC，LCMS和GCMS开发新的应用系统，以提高分析效率。同时他和团队也正在开发新的色谱系统分析方法，广泛应用于食品安全，环境，制药和生命科学(基因组学和蛋白质组学)。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/c16b4e6e-820b-40fd-83e4-9eb907fa420e.jpg" title="大会人员合影.JPG" alt="大会人员合影.JPG"//pp style="text-align: center "strong参会人员合影留念/strong/pp　　a href="https://www.instrument.com.cn/news/20180926/472030.shtml" target="_self"更多会议详情请查看/a/p

本文作者：王文会 清华大学精仪系 长聘副教授王文会，清华大学精仪系长聘副教授，博士生导师，入选国家海外高层次人才引进计划青年项目。主要从事微操作器件和系统、机器人自动化技术、及其在生命科学仪器领域的应用研究工作。项目来源包括国家重点专项、科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金仪器项目、面上项目等；在Small，Lab Chip，Small Methods，Biosensors and Bioelectronics，Analytical Chemistry，IEEE Trans等期刊上发表50多篇SCI论文，获得授权发明专利12项（包括2项美国专利）。近年的研究兴趣在于单细胞操控和理化特性表征技术、系统及应用。清华大学王文会教授团队在阻抗流式细胞术上取得系列进展对单细胞生物特性的表征有助于揭示细胞的基本结构、功能信息及其病理状态，基于单细胞的研究可以更深层次揭示生命的本质和规律，对生命科学研究、疾病诊断和个性化医学意义重大。细胞内的生理变化常伴随着化学和物理修饰重组，可以通过生物化学和生物物理的方法对单细胞进行表征。生物化学方法通常利用生化标记识别细胞及其状态，特异性高，但是需要先验知识且检测成本高。而生物物理方法利用细胞的机械、电学等固有表型特征，能够实现对单细胞的快速无创无标记表征，方便对细胞进行后续操作如分选、培养和组学分析等。目前，单细胞生物物理特性表征已有不少经典方法，如原子力显微镜、光镊和膜片钳等，提供了有效的手段，但是这些技术检测流程繁琐、系统复杂且通量低。而作为一种能够精确操控微尺度流体的新兴手段，微流控技术所需样本体积小、生物相容性高且响应速度快，使得其成为当前单细胞研究中不可或缺的工具。微流控技术不断地应用于单细胞生物物理表征。在电学特性方面，研究者已成功利用电旋转、电阻抗谱和阻抗流式技术测量细胞膜电容等电学参数；在机械特性方面，研究者基于诱导变形原理，成功利用光、机、电、声等物理场实现对细胞杨氏模量等机械参数的测量。从Coulter计数器发展而来的阻抗流式细胞术IFC具有通量大的优势，在技术和应用上取得了很大的进展，但在提取单细胞的本征参数方面还存在低效、解算慢、模态单一、准确性未知、易堵塞等问题。基于常用的电阻抗流式器件结构和测量架构（图1），清华大学王文会教授团队近年在解决以上这几个问题方面取得了一系列进展。图1. 阻抗流式细胞术基本架构针对单细胞本征特性是否可用阻抗流式表征的问题，利用最小流阻流体捕获原理（Lab on a Chip, Outside Front Cover, 2021, 2486-2494 Lab on a Chip, Outside Back Cover, 2016, 4507-4511），设计U型微流道结构（图2），可以使同一个细胞以流式流经一组IFC电极后，到达设有另一组EIS电极的捕获点位。在两组电极处分别进行阻抗流式测量和阻抗谱测量，结果发现离散的阻抗流式数据点与阻抗谱数据吻合度极高，在三个量级的流速（10-1000 nL/min）下，其相对偏差5%，证明了阻抗流式术可以替代阻抗谱实现对单细胞阻抗本征参数的提取，同时该结构也允许流式和阻抗谱测量同时进行，实现在通量和准确性上的相互补充（Analytical Chemistry, 2019, 91(23): 15204）。图2. 阻抗流式细胞术与阻抗谱互补针对电学本征参数的计算往往通过复杂的生物物理模型离线拟合，耗时较长，难以满足下游操控分析环节的实时在线需求的问题，提出了神经网络赋能的实时在线电学本征参数提取技术，基于神经网络实现对单细胞电学本征参数的加速求解（图3）。相比传统的梯度拟合计算方法，单细胞事件的推理时间约为0.3 ms，速度提升了10000倍，在实验部署中，电学本征参数测量通量接近100/秒。获得的本征参数用于细胞分类，可将准确率从不到80%提升到93%。通过让同一批细胞来回往复测量区进行十次电学测量，本征参数的变化4%；对细胞的染色与培养表明，细胞仍保持活性且增殖率和控制组的细胞没有特别明显的差别，证明电学表征不会显著影响细胞活力（Lab on a Chip, Outside Back Cover & 2021 Hot Articles, 2022, 240-249）。图3. 神经网络加速求解细胞电学本征参数针对阻抗流式通常只求解电学特性参数的局限，提出基于阻抗数据的电学-机械双模态本征参数提取技术（图4）。利用流道结构和电极的空间耦合以及阻抗测量的高时空分辨率特性，使阻抗信号同时包含细胞电学特性及通过收缩通道过程中挤压的动态形变信息。通过构建电阻抗-细胞形变映射模型，发现测量电阻与细胞伸长量成正比，从而能够将测得的阻抗信号定量映射到细胞机械形变。同时采用分时复用传感策略，利用差分传感信号将电脉冲和幂律时变阻抗信号以分时复用的方式集成，从而实现单细胞电学-机械双模态本征特性表征。在不需要使用相机的情况下，仅使用阻抗数据后，测量的通量大幅提高。通过获得的数据，首次发现1 μM级浓度的细胞松弛素可能是诱导处理细胞骨架发生显著变化的阈值。针对常用的细胞分类任务，基于神经网络利用电学-机械双模态本征参数实现了明显高于基于单一电学特性和机械特性的93.4%高分类准确率，相比电学和机械特性分类准确率的绝对值分别提高了12.3%和5.1%，说明单细胞生物物理特性的多模态测量能够更特异地对细胞进行表型分析（Small Methods, Back Cover, 2022, 6(7), 2200325 Small, Frontispiece, 2023, DOI: 10.1002/smll.202303416）。图4. 使用电阻抗同时求解电学-机械学本征特性参数针对单细胞电学表征准确性未知的不足，利用辛醇辅助脂质体组装方法合成了类细胞大小的脂质体，以脂质体作为单壳模型粒子，结合阻抗测量芯片与测量系统构建了测量平台，提出了单细胞电学模型测量准确性评估和相应的补偿技术（图5）。研究发现，当传感区尺寸接近被测粒子时，通过模型拟合得到的电学本征参数与真值的相对误差小于10%，此时电极间距与流道宽度主要通过影响测量体积分数而对测量准确性产生影响，从而基本验证了单细胞电学测量模型的准确性。但是由于电学测量模型通过对流道中间高度电场强度进行建模计算，共面电极产生的电场在流道高度方向的不均匀衰减将导致流道高度对电学模型测量准确性的影响最大，测量相对误差高达30%（ACS Sensors, 2023, 8(7), 2681–2690）。而这种误差，可以通过在流道中设计合适的电极，将粒子的空间位置与电极上的响应信号对应起来（Analytical Chemistry, Supplementary Cover, 2023, 95(15), 6374-6382）。这样，通过响应信号，推导出粒子的瞬间空间位置，代入对应的电学模型中，即可实现更为准确的单细胞电学特性测量。图5. 合成类细胞脂质体评估电阻抗测量的准确性及位置误差估计针对窄流道电阻抗易堵塞的问题，提出了在阻抗流式术中使用非导电粘性鞘液的方法（图6）。此前的研究还没有搞清使用流道和鞘液在阻抗测量方面的准确性是否有变化，以及使用什么样的鞘液性能更好。因此，首先在流道MC和鞘液SC上下游两处布置了电极测量阻抗，发现文献中报道过的辛醇和去离子水表现不一样，其中去离子水作鞘液时，阻抗准确性降低显著，而辛醇则变化不大。由此推断鞘液-主流道溶液界面的稳定性至关重要。通过使用具有不同粘性的PEG溶液作为鞘液，实验证明粘性越高，鞘液-主流道溶液界面的稳定性越高，准确性越高。此外，PEG溶液还能让阻抗测量的信噪比（1.42x）、灵敏度（7.92x）都有所提升，在半小时的实验中没有观察到堵塞或堵塞的迹象。从获得的电阻抗信号中解算出细胞电学参数，并用于典型的细胞分类应用，其准确度可达93%，与不使用鞘液的阻抗流式取得的最好表现相当（Lab on a Chip, Inside Back Cover, 2023, 23, 2531-2539）。图6. 使用非导电粘附鞘液提升电阻抗测量性能以上这些进展，丰富了阻抗流式细胞术的技术体系，提出的技术和方法对平台的架构关系并不是紧密耦合，其适用性较为宽广，可在阻抗流式细胞术的不同平台实现中灵活选用。致谢：感谢国家自然科学基金的资助，NSFC (no. 62174096, 52105572)。

瑞士Cytosurge公司的多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，是将原子力系统、微流控系统、纳米位移台系统合为一体的单细胞操作系统，能够在单细胞水平上为研究者提供很大的便利，可应用于单细胞力谱、单细胞质谱、单细胞基因编辑、细胞系构建、药物研发、医疗等领域。本文将从单细胞实验方法和多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT结构出发，详细介绍多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT在单细胞力学实验中的应用。 一. 单细胞实验方法简介 在细胞生物学实验中，由于细胞的异质性，每个细胞互相之间都存在一定差异，因此在单细胞层面研究细胞性质可以获得更加准确的结果。近年来，多种单细胞研究技术不断涌现，应用于医学诊断、组织工程和药物筛选等领域。 对于细胞力学测定，原子力显微镜（AFM）能够对单个细胞或生物分子进行高分辨成像和力谱测定，但是细胞与探针的结合过程不可逆，无法实现连续、快速的检测。 对于细胞分离/分选技术，可选的有玻璃细管、光镊、流式细胞分选和磁珠分选等方法，然而有的从表面分离细胞时容易损伤细胞，有的无法从同类细胞群中分离出单个细胞。 对于细胞注射与提取，可选用纳米喷泉探针、纳米针和碳纳米管等，然而这些方法无法实现飞升以下量的含量注射，且注射时间较长。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，针对细胞力学测量、分离/分选、注射与提取等应用，在结合以上技术的优势的同时克服了这些技术固有的问题，是一套多功能的单细胞研究系统，在单细胞研究领域发挥着巨大作用。 二. 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT结构 简单来说，多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT是AFM与微流控的结合，主要由AFM扫描头、压力控制器与微流控探针组成（图1）。AFM扫描头装载于倒置显微镜上，整体结构大致与普通AFM相同，主要区别是探针中间有微流通道，后端连接液体池，前端探针有一小孔，用于液体的流入流出。微流通道内径小于细胞，防止细胞进入堵塞；探针则有多种不同孔径和不同的弹性，可根据不同应用以及不同样本更换所需探针。图1 FluidFM BOT系统图示。（a）微流控系统与AFM的结合应用；（b）（c）（d）探针的特殊设计。 三. 单细胞力学应用 传统AFM用于单细胞力学测量时，需要对探针进行一定处理以粘附细胞，后再与需要和细胞相互作用的表面、分子或其他细胞相结合，有时会产生多个细胞粘附，且反复测力会导致细胞被破坏，使得每次测量都必须准备新的探针，实验效率较低。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT通过将AFM与微流控相结合，使单细胞力学实验更高效，更简洁。对于已经结合在表面的固定细胞，可根据细胞尺寸安装适用的探针，从上方接触需要测量的细胞，通过微流控系统施加负压吸起细胞，获得力-距离曲线；也可以吸取悬浮细胞，与表面或其他固定细胞接触后，测量力-距离关系。这种方法能够提供远比蛋白结合牢固的多的吸附力，能够将细胞牢固的固定在探针上面，因此能够用于直接从基质上分离；另一方面，由于没有生物处理，这种方法不会改变任何细胞表面的通路，从而能够得到接近细胞原生的数据。 单个细胞测量完成后可移动探针至细胞板其他孔内，施加正压将其释放，再回到实验孔吸取下一个细胞，意味着单个探针可以进行多次测量。 细胞粘附是许多生理过程的重要步骤，细胞粘附力的测定可以为组织形态发生、胚胎发育、肿瘤、免疫反应和微生物膜等研究提供重要信息。多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT支持真核和原核细胞与细胞板/培养皿表面、抗菌/粘性/抗体包被的表面或其他细胞的粘附力测量（图2）。图2 不同细胞在不同环境下的粘附力-距离曲线。（a）探针接近、暂停、吸取并拉伸细胞的过程中探针偏转随时间的变化；（b）Hela细胞与纤连蛋白包被的表面的粘附力-距离曲线；（c）不同接触时间下大肠杆菌与PLL表面的粘附力-距离曲线；（d）大肠杆菌与PLL表面的分离距离与接触时间的关系；（e）酿脓链球菌与玻璃表面的粘附力-距离曲线，表示多个球菌的连续分离；（f）单个细胞与单细胞层的粘附力-距离曲线。 Sankaran等人[1]使用多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT来研究在共价和非共价的表面整合素受体对细胞粘附力的影响。通过测定发现两者均可有效增加细胞的粘附能力，并且效果近似（图3）。图3使用FluidFM BOT测定共价键与非共价键的整合素受体之间RGD的区别。（a）实验示意图；（b）粘附力测定前后示意图；（c）粘附力-距离曲线；（d）大粘附力。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT还可用于测量细胞的应力以研究细胞骨架的性质。Sancho等人[2]将10μm的小胶球吸附于探针上，之后使用探针去压细胞直到探针压力达到2 nN，通过压痕曲线来分析细胞骨架变化。通过对比发现过量表达MSX1的细胞硬度显著高于普通细胞（图4）。图4 使用FluidFM BOT测定HUAEC中MSX1过表达对细胞骨架的影响。（d）实验示意图；（e）吸附10μm珠子；（f）下压时空白细胞的力学谱线；（g）下压时MSX1过表达细胞的力学谱线，凹陷更深、斜率更高，表示其刚度相对更高；（h）胶体压痕法的测量结果。 四. 其他应用 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT可用于细胞内注射与提取（图3），通过力学测量，可以控制探针刺入细胞质或细胞核内进行飞升别含量的液体注射或提取。此外，FluidFM BOT系统还可用于细胞分离以及细胞延展性研究。图5 FluidFM BOT系统的细胞内注射过程。（a）探针对准细胞；（b）探针刺破细胞膜，注入含荧光染料的目标液体；（c）探针与细胞分离，注射完成。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT克服了现有单细胞技术的短板，将多种单细胞应用相结合，高通量、高效率地获取单细胞层面的详细数据，研究多种细胞性质，尤其适合应用于医疗、单细胞生物学、单细胞质谱、单细胞基因编辑、药物研发等领域。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT在Quantum Design中国子公司与北大生科院共建实验室成功安装，为了更好的服务客户，Quantum Design中国子公司提供样品测试、样机体验机会，还等什么？赶快联系我们吧！ 电话：010-85120277/78 邮箱：info@qd-china.com，期待与您的合作！ 参考文献：[1]. Cell Adhesion on Dynamic Supramolecular Surfaces Probed by Fluid Force Microscopy-Based Single-Cell Force Spectroscopy, ACS Nano 2017, 11, 4, 3867–3874.[2]. A new strategy to measure intercellular adhesion forces in mature cell-cell contacts. Sci Rep 7, 46152 (2017).

带你看文献，只做纯干货文献精读第41期阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是老年人常见的神经系统变性疾病，患者会出现日渐加重的认知障碍，严重影响了生活质量。AD的病理特征主要包括存在于细胞外的淀粉样蛋白-β(Amyloid-β, Aβ)斑块，以及神经元内tau蛋白过度磷酸化形成的神经原纤维缠结。小胶质细胞是定植于神经系统的固有免疫细胞，它可以通过物理或化学的手段来感知局部微环境的动态变化，来清除微环境中的损伤因子，从而对神经元起到保护作用。在AD中，小胶质细胞能够识别并吞噬病理性的Aβ聚合物和斑块沉积，因此对AD的靶点寻找和疾病治疗和具有重要价值。然而对于小胶质细胞是如何来感知并识别Aβ斑块的作用机制，目前的研究尚未完全阐明。2022年11月10日，厦门大学生命科学学院莫玮教授团队在Neuron杂志上发表了题为“Microglial Piezo1 senses Aβ fibrils stiffness to restrict Alzheimer’s disease”的研究论文。该研究证实，小胶质细胞对不溶性Aβ纤维硬度的感知依赖于机械力受体Piezo1。在AD小鼠模型中，Piezo1缺失导致小鼠的Aβ病理和神经退行性病变的加剧。相反，通过药理学手段来激活Piezo1能够显著改善AD相关病理变化。该研究结果表明，小胶质细胞中的Piezo1可能是一个有前景的AD治疗靶点。鉴于Aβ斑块的多种化学成分，之前的研究工作主要集中在小胶质细胞如何通过化学信号来感知Aβ斑块。最近的研究表明，小胶质细胞能够对机械力的变化做出反应，并优先迁移到更坚硬的基质上，而小胶质细胞对Aβ斑块硬度响应的机械感知尚不清楚。Piezo家族是哺乳动物细胞中的机械敏感性阳离子通道蛋白。作为机械力受体，Piezo可通过感受细胞膜机械力的变化，包括剪切应力、硬度和周期性压力等，并将机械信号转化为电信号或化学信号。为了确定Aβ斑块在物理特性上的改变，文章作者利用原子力显微镜对在体标记的Aβ斑块进行了检测。结果表明，在鲜活脑片中，Aβ斑块组织的硬度显著高于非Aβ斑块组织。作者进一步分析发现，相对其他机械通道蛋白，Piezo1在小胶质细胞中的表达最高。并且在体外原代培养小胶质细胞中，小胶质细胞中Piezo1的表达受到不溶性Aβ纤维硬度刺激而增高。最后，作者通过钙成像和电生理实验证实了小胶质细胞对纤维化Aβ硬度的感知依赖于Piezo1。此外，作者通过对AD小鼠模型和临床尸检样本进行了检测，观察到Aβ斑块附近的小胶质细胞中Piezo1的表达显著上调。图1.5×FAD小鼠与AD患者脑组织中小胶质细胞Piezo1的表达升高为了进一步确定小胶质细胞中的Piezo1在Aβ病理中的作用，作者对小胶质细胞中的Piezo1进行了敲除。Piezo1缺失加重了5×FAD小鼠（AD小鼠模型）的Aβ斑块负担、突触丢失以及认知损害，而且还会损害小胶质细胞的吞噬活性，减少小胶质细胞向Aβ斑块的聚集，导致斑块被包裹的程度减少，斑块更加松散。与之相反，在5×FAD小鼠中，作者在利用激动剂激活Piezo1后，小胶质细胞在Aβ斑块周围的聚集以及对Aβ斑块的吞噬显著增加，并且小鼠的认知功能也得到明显改善。然而，当小胶质细胞中的Piezo1被敲除后，给予Piezo1激动剂不再具有改善Aβ相关病理的作用。这些结果表明，Piezo1介导的小胶质细胞激活对于抑制Aβ相关病理以及认知功能改善至关重要。图2.小胶质细胞Piezo1激活能够显著改善5×FAD小鼠的Aβ斑块负担和认知能力综上，小胶质细胞可通过机械感觉离子通道Piezo1来感知Aβ纤维硬度，调节小胶质细胞对Aβ斑块的反应，从而阻止Aβ病理的扩散，凸显了小胶质细胞机械生物学在AD病理中的保护作用。此外，激活小胶质细胞中的Piezo1减轻了AD相关病理，进一步提高了调节Piezo1活性在AD治疗中的价值。从机械转导途径揭示小胶质细胞Piezo1在AD病理中的作用，将进一步拓展我们对AD发病机制的理解。研究方法亮点这项工作揭示了小胶质细胞通过机械力受体Piezo1感知纤维化Aβ硬度的作用机制。研究用到了脑立体定位注射、膜片钳记录、原代细胞培养、免疫组化以及细胞分子检测等实验技术。瑞沃德深耕生命科学研究领域20年，一直致力于为客户提供可信赖的解决方案和服务。在该研究中，研究人员采用了瑞沃德公司生产的脑立体定位注射系统，为实验的顺利开展提供了支持。此外，瑞沃德还可提供的该研究所涉及的电生理记录、原代细胞培养、免疫组化以及细胞分子检测等实验的完整解决方案。截至目前，瑞沃德产品及服务覆盖海内外100多个国家和地区，客户涵盖全球700+医院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力全球科研人员发表SCI文章14500+，获得行业广泛认可。论文原文链接：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.10.021

今年1月1日起，江苏瑞明生物科技有限公司的实时单细胞多模态分析仪正式加入PerkinElmer生命科学产品序列！实时单细胞多模态分析仪功能概述单细胞研究对于理解细胞的组成、生理行为与功能的多样性具有重要意义，基因组、转录组、蛋白组、代谢组学等分析技术为单细胞研究提供了有力工具。实时单细胞多模态分析仪可以实时、连续、定量检测单个活细胞的小分子含量及酶活性。核心特点主要性能实时单细胞多指标检测：实时检测单个活细胞内小分子含量（如葡萄糖、乳酸、ATP、胆固醇、Ca2+、K+等）及酶活性 （葡萄糖苷酶、鞘磷脂酶、乳酸脱氢酶等），可匹配160余种商品化试剂盒；实时亚细胞原位检测：在亚细胞水平（胞质、胞核、胞膜）实时连续、原位检测；超微量提取、注射：单细胞水平提取细胞器（如溶酶体、线粒体）、胞质进行质谱或其它平台的联用分析；单细胞注射药物、代谢剂等，并进行药效评估；活体水平检测：活体水平实时检测生化指标（用药前后、中医药针灸刺激前后）的变化。技术原理电信号检测通过电探头对细胞释放的电活性物质进行检测，如过氧化氢、一氧化氮、多巴胺、超氧阴离子等物质。通过试剂盒的量化级联反应产生的过氧化氢等电活性物质，实现单细胞小分子含量或酶活性的检测。荧光信号检测光探头传输激发光激发预染色细胞，通过光学检测系统收集细胞发射的荧光信号，荧光信号强弱反映细胞预染色指标的含量，可实现细胞整体或亚细胞激发检测。通过单细胞超微量提取注射，向单个活细胞注射荧光检测试剂盒，光探头传输激发光激发细胞的生化反应产物而产生荧光，荧光信号强弱反映细胞内相应的小分子含量或酶活。经典应用肿瘤细胞代谢肿瘤细胞异质性研究，包括糖代谢、脂代谢、蛋白代谢相关的小分子和酶活分析；结合抑制实验，研究肿瘤细胞代谢过程中关键激活酶，为抗癌药物研发提供理论基础；通过抗癌新药直接刺激细胞或配合专用探头实现细胞内送药，评估其对单细胞内代谢参数指标的影响。代表文献1) Zheng XT, Yang HB, Li CM. Optical detection of single cell lactate release for cancer metabolic analysis. Anal Chem. 2010 Jun 15 82(12):5082-7. (DOI: 10.1021/ac100074n)2) Pan R, Xu M, Jiang D, Burgess JD, Chen HY. Nanokit for single-cell electrochemical analyses. Proc Natl Acad Sci USA. 2016 Oct 11 113(41):11436-11440. (DOI: 10.1073/pnas.1609618113)3) Zheng XT, Li CM. Single living cell detection of telomerase over-expression for cancer detection by an optical fiber nanobiosensor. Biosens Bioelectron. 2010 Feb 15 25(6):1548-52.. (DOI:10.1016/j.bios.2009.11.008)4) Zheng XT, Hu W, Wang H, Yang H, Zhou W, Li CM. Bifunctional electro-optical nanoprobe to real-time detect local biochemical processes in single cells. Biosens Bioelectron. 2011 Jul 15 26(11):4484-90.(DOI:10.1016/j.bios.2011.05.007)新药研究新药研究离不开细胞学实验，实时单细胞多模态分析仪在药物研究中的常见应用：药物的极性和分子量会影响其透过细胞膜的效率，如果药物的细胞膜透性较低或未知，可以单细胞内定点注射药物并实时检测药效相关指标（Ca2+和ROS等），可以反映药物发挥作用的潜在位置；为了理解药物作用机制，需要预先判断可能的转运体、药物靶点、及涉及到的关键代谢酶，然后通过实时单细胞多模态分析仪进行验证，由于是实时的，可以添加相关抑制剂或增强剂直接进行判断验证；用于单细胞亚细胞水平的定向给药及实时原位检测药物作用效果，提供亚细胞水平药物-细胞相互作用研究的重要工具，实现单细胞层面药物保护性研究和抑制性研究，可为药物载体的单细胞层面载药能力研究和亚细胞层面的定位提供选择性平台。代表文献1）Xin T Z , Peng C , Chang M L . Anticancer Efficacy and Subcellular Site of Action Investigated by Real‐Time Monitoring of Cellular Responses to Localized Drug Delivery in Single Cells[J]. Small, 2012, 8(17):2670-2674. (DOI: 10.1002/smll.201102636)2）Yuning Han, Bin Hu, Mingyu Wang, Yang Yang, Li Zhang, Juan Zhou*, Jinghua Chen*. pH-Sensitive Tumor-Targeted Hyperbranched System Based on Glycogen Nanoparticles for Liver Cancer Therapy, Applied Materials Today, 2020, 18, 100521.(DOI: 10.1016/j.apmt.2019.100521)神经领域应用单细胞胞质的超微量抽提，和质谱平台联用完成递质成分的分析；纳米级探头实现单个神经细胞或脑组织的小分子电化学检测。代表文献1）Molecular profiling of single axons and dendrites in living neurons using electrosyringe-assisted electrospray mass spectrometry[J]. Analyst, 2019, 144 2） Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell[J]. Analytical Chemistry, 2015, 87(11):5531.3）Electrochemically Probing Dynamics of Ascorbate during Cytotoxic Edema in Living Rat Brain[J]. Journal of the American Chemical Society, 2020, 142(45):19012-19016.活体研究中医药领域，可对特定穴位血清素（5-羟色胺）、一氧化氮、乙酰胆碱、抗坏血酸等关键指标的实时监测，可配合组织解剖学实验，研究不同组织类型的指标差异，辅助针灸机理研究；活体动物模型在体检测，辅助肿瘤疾病药物研究。代表文献1）Li, YT., Tang, LN., Ning, Y. et al. In vivo Monitoring of Serotonin by Nanomaterial Functionalized Acupuncture Needle. Sci Rep 6, 28018 (2016). (DOI: https://doi.org/10.1038/srep28018)2）Tang, L., Li, Y., Xie, H. et al. A sensitive acupuncture needle microsensor for real-time monitoring of nitric oxide in acupoints of rats. Sci Rep 7, 6446 (2017). (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-017-06657-3)3）Tang, L., Du, D., Yang, F. et al. Preparation of Graphene-Modified Acupuncture Needle and Its Application in Detecting Neurotransmitters. Sci Rep 5, 11627 (2015). (DOI: https://doi.org/10.1038/srep11627)

p style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 386px height: 141px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/45ae82e3-6bd8-4341-b057-0dcf3ac8a69b.jpg" title="000.jpg" alt="000.jpg" width="386" height="141"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "单细胞质谱分析、拉曼单细胞流式、基于微流控芯片的细胞分离和分析技术、原位单细胞生化分析技术、质谱流式细胞分析、高内涵分析和各种单细胞分析等创新的细胞分析技术发展迅速，使得对细胞进行精确操控、识别、分离和分析成为了可能。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "仪器信息网举办的“strong细胞分析技术与应用”/strong专题网络研讨会于2019年6月5日成功召开。本次会议报告干货十足，诚意满满，对广大细胞分析领域用户的研究工作具有一定指导意义。本篇梳理了strong四位产品技术专家的精彩报告/strong，供大家查看学习！/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong报告题目：《微流控芯片质谱联用细胞分析仪在细胞研究中的应用》/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 160px height: 192px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/d9acab07-9de0-4778-9d1e-b5e718f30cf3.jpg" title="001.jpg" alt="001.jpg" width="160" height="192" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "韩美英，岛津分析测试仪器市场部 生命科学产品经理，毕业于日本东京大学医科学研究所，从事生命科学相关质谱应用技术和市场相关工作10年。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "细胞分析的难点主要是尺寸小、含量低和通量大。新的方法学CM-MS结合了微流控芯片与质谱分析的特点，为用户提供了一种全新的细胞分析手段。韩美英老师在本次报告中主要介绍了岛津和清华大学化学系林金明教授合作研发的微流控芯片质谱联用细胞分析仪（CELLENT CM-LC-MS/MS· QTOF）的原理与应用（a href="https://www.instrument.com.cn/news/20190604/486235.shtml" target="_blank"查看相关资讯：探索细胞微世界的利器，清华岛津联合开发CM-MS发布/a）。该细胞分析仪是由细胞微流控芯片与LC-MS/MS 或QTOF联用组成，具有易操作（模拟细胞微环境、细胞自动注入、自动清洗管道）、自动化（节约人工、试剂）与低消耗等特点，可应用于细胞共培养研究、细胞药物代谢研究、疾病机理研究等领域。当该细胞分析仪与LCMS-9030联用后可对未知物进行分析，具有出色的稳定性、质量准确度、高灵敏度和高分辨率的特点… … （a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105269.html" target="_blank" style="color: rgb(192, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong详情请点击查看视频回放/strong/span/a）/pp style="text-align: center "a href="https://www.instrument.com.cn/netshow/sh100277/C311495.htm" target="_blank"高分辨液质联用四极杆飞行时间质谱LCMS-9030（点击查看详细信息）/a/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 379px height: 380px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/15a7f79d-6a9f-4371-93e8-a986597cee75.jpg" title="002.jpg" alt="002.jpg" width="379" height="380"//ppstrong style="text-align: justify "span style="color: rgb(192, 0, 0) "报告题目：《单细胞-ICPMS应用实例——实现分析单个细胞内纳米颗粒物和元素含量的新技术》/span/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 120px height: 168px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/62b2fb9c-0d4d-4ac7-8804-2090768dcbbe.jpg" title="003.jpg" alt="003.jpg" width="120" height="168" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "王娟，应用产品专家，负责PerkinElmer ICPMS产品的技术支持工作。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "报告主要介绍了单细胞-ICPMS分析方法、原理与相关的热门应用实例。该方法中使用的NexION 2000 ICPMS配备特有的单细胞进样系统与专用软件，具有强大的样品分析能力、简便的操作和极低的使用成本等特点，可以检测出单个细胞中元素含量和纳米金属颗粒。目前主要研究单一种类的细胞悬液（肿瘤细胞）对抗癌药的吸收情况。此外，王娟老师在报告中展示了珀金埃尔默在分子水平（多功能酶标仪、ICPMS表及分析）、细胞水平（高内涵成像、SC-ICPMS分析）、活体动物水平（小动物活体成像）、组织切片水平（病理学成像、肿瘤免疫、组织成像、LA-ICPMS联用、多元素组织成像）和临床等解决方案… … （a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105247.html" target="_blank" style="color: rgb(192, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong详情请点击查看视频回放/strong/span/a）/pp style="text-align: center "a href="https://www.instrument.com.cn/netshow/sh100168/C263840.htm" target="_blank"PerkinElmer NexION 2000 ICP-MS（点击查看详细信息）/a/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/3ea86319-fe5e-4a97-995f-44f11d08ab35.jpg" title="004.jpg" alt="004.jpg"//ppbr//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong报告题目：《实时原位单细胞生化分析技术在细胞代谢领域的应用》/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 128px height: 152px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/03a7bdd3-c7b4-4746-99b2-42b0f56e007b.jpg" title="005.jpg" alt="005.jpg" width="128" height="152"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "徐艇，新加坡南洋理工大学学士、博士学位。共发表SCI论文40余篇，拥有专利20余项。现任西南大学、上海理工大学兼职教授。2013年创建江苏瑞明生物科技有限公司，带领团队开发出国内第一台单细胞分析仪，获得2018年度科学仪器行业“优秀新产品奖”。个人获得江苏省高层次创新创业人才计划、无锡市科技创业领军人才、宜兴市陶都英才、宜兴市科学技术带头、宜兴政府高层次人才服务对象、江苏省生物学会会员、中国化学学会会员。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "单细胞研究已经成为热点且单细胞分析是必不可少的技术手段。报告中的调查表明：从2012年至今发表的SCI论文中已有超过2000篇使用了单细胞分析技术，其中包含Cell、Nature、Science论文300余篇。徐艇老师在报告中主要介绍了单细胞分析技术在细胞代谢、细胞动力学、酶活检测、干细胞、生殖发育等领域的应用。基于此技术的单细胞分析仪（Single Cell Analyzer）可以检测单个活细胞，具有实时、原位、定量等特点。此外徐老师还介绍了膜片钳技术、流式细胞术、激光共聚焦、Home Made等研究方法的特点… … （a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105266.html" target="_blank" style="color: rgb(192, 0, 0) text-decoration: underline "strongspan style="color: rgb(192, 0, 0) "详情请点击查看视频回放/span/strong/a）/pp style="text-align: center "a href="https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104051/C292806.htm" target="_blank"单细胞分析仪SCA系列（点击产看详细信息）/a/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 355px height: 254px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/96db93bd-9ec3-426e-ae5b-1b13129d1d12.jpg" title="微信图片_20190613154413.jpg" alt="微信图片_20190613154413.jpg" width="355" height="254"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong报告题目：《微流控单细胞分选的技术特点及其应用》/strong/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 240px height: 173px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/32d409fb-ad89-4150-be6b-e2379383fb9f.jpg" title="007.jpg" alt="007.jpg" width="240" height="173"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "陈科立先生负责Namocell中国地区的全面工作，毕业于浙江大学并获得硕士学位。从事生命科学领域相关市场销售工作八年。曾在美国BD公司工作6年，担任华东地区大客户经理，并且全面负责细胞治疗相关项目；2013-2016年期间负责全国IVF市场开发和渠道管理工作。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "Namocell单细胞分离仪结合了传统流式细胞术和微流控技术优势，在单细胞分离方面的某些性能又优于前面两者。相比于传统的流式细胞分选仪，Namocell单细胞分离仪分选过程更为轻柔，保证细胞活性，操作更为简便，能够更好地避免样本交叉污染；相比于目前的微流控技术，Namocell更是突破性地直接用微流控芯片直接分离出单细胞，能够支持后续更多应用（可单克隆培养，也可单细胞分析）… … （a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_105267.html" target="_blank" style="color: rgb(192, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strong详情请点击查看视频回放/strong/span/a）/pp style="text-align: center "a href="https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104231/C296222.htm" target="_blank"Namocell单细胞分选分离仪（点击查看详细信息）/a/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/4b772ede-2683-461f-992d-fcb389fe34f7.jpg" title="008.jpg" alt="008.jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "虽然会议已经结束，但是精彩仍在继续，仪器信息网已经将部分报告老师的现场讲座视频上传到仪器信息网网络讲堂，想要重复学习或者错过参与会议直播的网友，可以点击报告视频精彩回放进行学习与分享。span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(192, 0, 0) "更多专家报告请点击：/span/spana href="https://www.instrument.com.cn/news/20190613/486922.shtml" target="_blank"span style="color: rgb(192, 0, 0) "istrongspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "【视频回看】微流控芯片、拉曼SERS、流式细胞术、膜片钳？“花样”单细胞分析前沿技术都给你！/span/strong/i/span/a/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai text-decoration: underline " /span/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong关注span style="color: rgb(192, 0, 0) "【3i生仪社】/span获取生命科学新鲜资讯！/strong/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 225px height: 225px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/67673c55-541c-49cc-aa56-8dd4e8af7447.jpg" title="qrcode_for_gh_91d290758d40_344.jpg" alt="qrcode_for_gh_91d290758d40_344.jpg" width="225" height="225"//p

今日热点NEWS2023.9.25 应用单细胞ICP−TOF-MS评估细胞的应激反应TOFWERKicpTOF 单细胞-电感耦合等离子体-飞行时间质谱法（sc-ICP-TOF-MS）是一种能自动且直接检测单个人体细胞中蛋白质相对浓度的分析方法。也可以进一步采用金属纳米簇（Metal Nanocluster， MNC）标记目标蛋白抗体和钌红（RR）染色来确定单细胞数量以及评估细胞的相对体积。作者通过sc-ICP-TOF-MS对人体ARPE-19细胞进行系统性研究，以探究这些细胞中经过IrNCs、PtNCs和AuNCs标记的特异性抗体铁调素（HP）、金属硫蛋白-2（MT2）和铁蛋白（FPN）的表达情况。考虑到APRE-19细胞在悬浮液中呈球形且RR与细胞表面结合，则细胞体积与Ru信号强度的二分之三次方成正比。这样不仅可以确定每个细胞中目标蛋白质的质量，有了体积信息后，还可以推导出相对浓度。研究人员比较了高血糖应激和氧化应激两种模型下的ARPE-19培养物，对照组与实验组细胞显示了分析物的质量、细胞体积和目标蛋白质浓度的相对变化，从而可以清楚地识别出经过相应处理后的细胞亚群。01简介 细胞的个体异质性意味着族群的细胞中金属和生物大分子的表达水平可以相差2到3个数量级。据报道，这种细胞间的显著差异可能是多种病症的根源。因此想正确解释细胞群中目标分析物表达必须能够对单个细胞进行定量分析。因为细胞转录组还受到细胞体积的影响，所以在分析细胞群中的目标分析物时，还需要评估单个细胞体积。此外，了解每个细胞的蛋白质量和特定蛋白浓度也是非常重要的。单细胞电感耦合等离子体质谱法（sc-ICP-MS）是一种应用较为广泛的技术，可用于研究细胞中的内源性无机元素和特定生物分子，新一代的飞行时间质谱仪（TOF）已经可以同时检测单个细胞内多个目标分析物。在以往报道中，这种技术被用于藻类元素指纹图谱、酵母对金属的吸收和对精子进行多元素分析。蛋白质质量通常在单个细胞中数量级为fg（飞克，10-15克）或ag（阿克，10-18克），因此抗体（Ab）标签必须有尽可能高的灵敏度。通常选用Maxpar聚合物作为抗体标记金属原子的载体（100-140个原子每Ab）。本文使用的金属纳米团簇（MNCs）可以提供更高的信号放大率，比如AuNCs和IrNCs中分别含有579和1760个Au和Ir金属原子。为了用sc-ICP-TOF-MS测定单个细胞中蛋白质浓度，需要选择合适体积标记物。以往的研究表明，Mg和Ca等内源性元素与细胞体积相关，然而同时测量极低浓度的Mg和Ca和金属标记物是一项极具挑战的工作（小编注：原文中解释为质荷比相差较多，这不是因为文中icpTOF仪器的TOF检测器所限制。更准确解读是因前端CCT模式下优化参数所限，不一定能对处于低浓度区间的低质量数和高质量数元素做到同时高灵敏度检测）。Rapsomaniki等人提出了一种方法，使用能与蛋白质氨基共价结合的Ru复合物，理想情况下，体积标记物只结合细胞膜，这样就能将金属信号强度与细胞体积相关联。 为了比较在不同补充剂条件下的细胞培养效果，获取每个细胞的相对体积至关重要。本研究首次提出了一种使用sc-ICP-TOF-MS直接测定人体单细胞中蛋白质相关浓度的方法。作者使用MNC标记的特异性抗体来检测目标蛋白，并使用RR染色来标记细胞体积。通过测量标记蛋白和101Ru+的信号强度，本文建立了一个简洁的自动化检测方法，用于比较不同细胞群体和评估应激细胞模型。本案例通过sc-ICP-TOF-MS对人类ARPE-19细胞的三种目标蛋白质表达情况进行了研究。这三种蛋白质HP，MT2，FPN分别被IrNCs、PtNCs和AuNCs标记，并随后进行 RR 染色。通过sc-ICP-TOF-MS对这些目标蛋白进行定量检测，作者为体外细胞研究带来了对细胞异质性的新认识。02实验方法 使用人类ARPE-19细胞和MNC标记的免疫探针进行免疫测定：研究人员使用MNC标记的免疫探针同时标记了固定细胞悬浮液中的三种蛋白质。用于在ARPE-19细胞中标记HP、MT2和FPN的免疫测定流程在免疫探针浓度方面已经进行了优化。优化可以确保蛋白质的完全识别，以及足够的清洗步骤以避免非特异性相互作用。此项流程是独立地使用三种免疫探针（Anti-h-HP:IrNCs、Anti-h-MT2:PtNCs 或 Anti-h-FPN:AuNCs）进行的。优化后的抗体浓度分别为 4 μg mL−1、10 μg mL−1 和 4 μg mL−1。为了对ARPE-19细胞进行RR标记，悬浮液中的细胞被浸泡在50 μg mL−1 的RR溶液中30分钟。之后，使用磷酸盐缓冲溶液（PBS 浓度0.1M，pH值7.4）将细胞颗粒洗涤两次，以去除多余的RR。 实验先将ARPE-19细胞以1 × 105 cells mL−1 浓度悬浮在50 mM Trizma缓冲液中（pH值7.4），再进行sc-ICP-TOF-MS分析。作者经过连续稀释和测量对照组细胞来选择合适的细胞浓度。为进行离子校准，使用了含有Pt、Ir、Au和Ru的多元素标准溶液。每天分析两组悬浮液以确定sc-ICP-TOF-MS实验设置的传输效率。使用的两组悬浮液分别是商用含PtNP的标准试样以及含有ARPE-19细胞的对照组溶液。数据处理使用了TOFpilot、Excel和JASP软件。在STDS模式下优化ICP-TOF-MS参数，用于测量不同的细胞标签，而在CCTS模式下优化参数则用于检测细胞内源性元素。为确认基于MNC标记的免疫探针和RR标签的sc-ICP-TOF-MS方法，还使用商用ELISA试剂盒测定了对照组和高血糖处理的ARPE-19细胞中HP和FPN蛋白的平均浓度。 本文的sc-ICP-TOF方法中采用的是TOFWERK icpTOF 2R和ESI microFAST SC系统。ARPE-19细胞悬浮液的细胞计数通过BD Accuri C6细胞计数仪完成，同时使用Leica DM IL LED光学显微镜捕获细胞悬浮液的图像。使用Bandelin sonoplus HD2070探头进行超声处理，以配合ELISA试剂盒进行蛋白质测定。03钌红（RR）标记ARPE-19细胞：细胞区分和体积标记 为了更好地使用金属标记抗体对生物分子进行sc-ICP-MS分析，科研人员需要同步观测元素标签和细胞内源性元素（Ca, Cu, Fe, P等），从而确认细胞的完整性和抗体的正确识别。但由于内源性细胞元素和标签金属的质量差异，这种同时检测可能会受到限制。为了解决这一问题，研究人员使用RR来检测单个ARPE-19细胞，而其与MNC标签之间的相近的质量允许同时以高灵敏度检测。实验中，科研人员注意到纯RR信号可能与ARPE-19细胞的膜片段相对应，而MNC标签信号可能来自未结合到蛋白质的自由MNC标记免疫探针。此外，使用RR不仅可以确定细胞事件的数量，还可以评估细胞的相对体积，从而允许在每个细胞中确定目标蛋白的质量和相对浓度（小编注：具体计算公式和过程请参考原文）。最后，结合同期的光学显微镜观察到的细胞体积差异，RR信号范围还被用来识别多个细胞事件，从而确保单细胞数据评估的准确性。04压力下ARPE-19细胞的蛋白质水平 研究探讨了在两种不同条件下培养的ARPE-19细胞中三种蛋白质的表达：一种使用高血糖模型（100 mmol 葡萄糖，48小时）培养，另一种使用诱导氧化应激模型（5 mmol AAPH 1小时）培养。通过sc-ICP-TOF-MS分析实现了对单细胞中HP、MT2和FPN蛋白质的同时检测以及它们相对浓度的确定。为此，通过应用选定的阈值从背景中鉴别出细胞事件后，将193Ir+、195Pt+和197Au+的强度信号转化为Ir、Pt和Au的绝对质量。然后，将每个细胞的金属质量转化为相应的蛋白质含量（小编注：具体计算公式和过程请参考原文）。最后，使用单细胞测量的101Ru+信号强度计算出单细胞体积从而得到蛋白质的相对浓度。研究中使用单细胞ICP-TOF-MS得到三种蛋白质的检测限分别为HP是3.8 ± 0.4 ag/细胞，MT2是9 ± 1 ag/细胞，FPN是4.4 ± 0.6 fg/细胞。05高血糖对ARPE-19细胞的影响 利用 sc-ICP-TOF-MS 测定对照组和高血糖处理的 ARPE-19 细胞中 HP、MT2 和 FPN的水平，研究人员评估了高血糖对三种蛋白质产生的影响。如原文中表1中结果所示，高血糖（GL）处理影响了全部三种蛋白质的平均质量，它们均发生了过表达。但在比较相对蛋白质浓度时，平均值没有明显差异。图1的A-C比较了对照组和高血糖组HP、MT2和FPN的质量分布，高血糖组的细胞平均值明显较大（注意图中y轴是对数坐标），而中值不受影响，高血糖处理的细胞蛋白质量在中位数上下分布更为分散。因此，如果只比较群体平均值（如使用传统的ELISA试剂盒法），可能会影响到诊断和治疗效果。高血糖处理扩大了两极分布，表面上看HP、MT2和FPN在细胞群里质量变化较大，而相对浓度（图1 D-F）差异有所减小。此外，每个细胞的蛋白质分布直方图（图1 A-C）呈倾斜状，中位数以上的离散度大于中位数以下的离散度，当考虑到细胞体积时（图1 D-F），峰形不再倾斜，表示蛋白质质量较大的浓度体积也较大，但在直方图里可以观测到两组细胞群。图 1. 用sc-ICP-TOF-MS测定对照组（绿色）和高血糖处理（橙色）的 ARPE-19 细胞中的HP、MT2和FPN的质量的箱形图和直方图（百分比表示）（A-C）以及相对蛋白质浓度（D-F）。（A、D）HP（B、E）MT-2（C、F）FPN。数据包括四组生物重复的对照组和高血糖处理的 ARPE-19 细胞的分析结果，每次重复都进行了三次仪器测量。 图2研究了蛋白质质量和细胞体积之间的相关性，蛋白质质量较大的细胞群在散点图上半部分用红色标出，质量较小的细胞在底部用绿色标出。图2的B、C显示的红色圈部分的细胞群中的细胞体积与蛋白质量之间呈线性增长关系，即细胞体积越大，蛋白质量越高。高血糖组（图2 D-F）也观测到了相同的趋势，但MT2和FPN中红色标记组的比例更高，意味着经过高血糖处理后，有更多细胞的体积与这两种蛋白质质量成线性关系。图2 用sc-ICP-TOF测定的对照组和高血糖处理组的HP、MT2和FPN蛋白质质量与细胞体积的散点图。A-C为对照组，D-F为高血糖组。101Ru+信号是和金属纳米簇免疫探针的金属信号同时被测量的。红色椭圆代表蛋白质质量较大的细胞群，绿色椭圆代表蛋白质质量较小的细胞群。 为了评估细胞体积是否受到处理方法的影响，研究人员对101Ru+信号强度也 进行了研究（原文图S4）。对于较大的细胞，对照组和高血糖处理组观察到相同的分布，然而对较小的细胞，明显有不同的趋势：低于65cts3/2的细胞中，只观察到对照组细胞（即此区间未发现高血糖处理的细胞），而在65-140cts3/2范围，对照组细胞比高血糖处理的细胞数要多，平均101Ru+信号强度明显大于高血糖处理的细胞（p=0.04），表明高血糖会增大细胞体积，与文献中对应酵母细胞结果一致。此外，高血糖会诱发氧化应激、脂质过氧化和细胞凋亡，并抑制细胞增殖，这可能会改变抗氧化剂和控制金属稳态的蛋白质水平。 为了验证该方法的有效性，研究人员使用商用ELISA试剂盒进行了对比实验。在高血糖处理过的细胞中，HP和FPN的平均质量均出现过表达，两者变化倍数均为1.4。在95%置信度下的t检验显示，对照组和高血糖处理的细胞之间存在显著差异（p值分别为5 x 10-4和2 x 10-6），在sc-ICP-TOF-MS结果中也发现了同样的趋势，HP和FPN的变化倍数分别为1.4和1.3。因此，sc-ICP-TOF-MS获得了与细胞生物学常用技术很高一致性的结果。不过需要强调的是，ELISA分析只能获得细胞培养物中蛋白质的平均含量，而sc-ICP-TOF-MS可以获得每个细胞的蛋白质质量，并考虑细胞体积，而不是整体细胞群的平均值，从而能够更好地理解细胞应激反应背后的生物机制。06诱导氧化应激对APRE-19的影响 作者使用同样方法研究了对照组和AAPH处理的氧化应激APRE-19细胞中HP、MT2和FPN的含量。图3描述了比较蛋白质质量分布（图3 A-C）和蛋白质相对浓度分布（图3 D-F）。从图3 A-C可以看出，氧化应激状态下单细胞的HP和FPN平均蛋白质质量增加，而MT2无明显变化。每个细胞HP蛋白质量的中位数无明显变化，而MT2和FPN中位数却有所下降，分别从 1.41 ag/cell 降至 1.23 ag/cell 和 从0.81 fg/cell 降至 0.69 fg/cell），这些差异都有统计学显著性。三种蛋白质的平均相对浓度都有所下降（图4 D-F），但对照组和氧化应激组细胞之间的FPN浓度差异并不明显。图3 用sc-ICP-TOF-MS测定对照组（绿色）和氧化应激组（橙色）的ARPE-19细胞中的HP、MT2和FPN的质量的箱形图和直方图（百分比表示）（A-C）以及相对蛋白质浓度（D-F）。（A、D）HP（B、E）MT-2（C、F）FPN。数据包括四组生物重复的对照组和氧化应激处理的 ARPE-19 细胞的分析结果，每次重复都进行了三次仪器测量。 图3 A-C中三种蛋白质的直方图显示了两种处理方式的细胞都属于一个大细胞群。然而考虑到细胞体积时，图3 D-F可以识别出几个大小不同的细胞群。对照组HP的相对蛋白浓度直方图（图3 D）有一个最大值，而氧化应激组细胞有两个不同的细胞群。图3 E中，氧化应激组中低蛋白质浓度的细胞比例比对照组更高。图3 F显示，两组都有两个不同细胞群，但是中浓度和低浓度FPN蛋白质浓度下细胞的百分比不同。 最后，图4展示了通过sc-ICP-TOF-MS得到的对照组和使用AAPH进行氧化应激处理的具有特定体积细胞的频率直方图。实验结果显示，与对照组的细胞相比，经氧化应激处理的细胞中具有高Ru信号（超过65 cts3/2）的细胞百分比更高，这意味着这些细胞的体积更大。AAPH是一种过氧自由基化合物，能增加活性氧种类的产生和通过改变细胞膜的透性增加细胞体积。因此，这种对比使我们能够得到关于AAPH处理的有趣发现，这些发现只能通过逐细胞研究细胞群体并考虑每个细胞的体积来得到。例如，与对照组细胞相比，AAPH处理的细胞中HP和FPN的质量更高，但该处理也显著增加了细胞体积；因此，这些蛋白质的质量增加不仅意味着处理后细胞内蛋白质浓度增加，也意味着细胞大小的增加。图4 使用sc-ICP-TOF-MS获得的对照组（灰色，4635个细胞）和经过氧化应激处理（黑色，3505个细胞）的ARPE-19细胞体积频率直方图。06结论 研究人员需要了解每个细胞的目标物质质量、浓度和细胞体积的变化，才能评估细胞在不同外部刺激作用下的反应和相应机理。本文介绍的方法是通过sc-ICP-TOF-MS检测经金属纳米簇（MNC）标记的抗体作为蛋白质测定的特异性标签，以及使用钌红染（RR）作为体积标签，从而以高灵敏度定量测量单细胞中的特定蛋白质的质量，单细胞的相对体积和目标蛋白质的相对浓度。实验提出的自动化且简单的检测和数据处理方法可以处理大量数据并有效地比较对照组和处理过的细胞培养物，以获得可靠的结论。实验还可以评估每个单细胞中的蛋白质总质量，从而更深入了解细胞内发生的生化过程。备注：翻译仅供学习和参考，内容以英文原文为准。文中图片版权均归ACS杂志社所有。TOFWERK icpTOF让离子再飞一会儿！‍TOFWERK icpTOF电感耦合等离子体-飞行时间质谱耦合了Thermo 公司的 iCAP RQ平台和TOFWERK高性能飞行时间质谱。iCAP RQ平台提供了高强度并稳固的ICP进样和离子源，简单可靠的椎体和离子电镜和Q-cell科技。飞行时间质谱分析仪在保证跟四级管（QMS）同等灵敏度的同时，为icpTOF增加了快速全谱分析，更宽的线性动态范围和高达6000的质量分辨率，提供了快速全谱图采集和所有元素同位素的同步分析能力。◾搭配激光剥蚀，生物、地质样品快速成像案例◾单细胞多元素组分同时分析◾大气颗粒物、单颗粒、海洋环境、土壤、固废无机多组分分析；◾极地冰芯、合金材料、玻璃陶瓷中多元素分析

今年1月1日起，江苏瑞明生物科技有限公司的实时单细胞多模态分析仪正式加入PerkinElmer生命科学产品序列！江苏瑞明 实时原位单细胞生化分析仪（点击索取报价参数）实时单细胞多模态分析仪功能概述单细胞研究对于理解细胞的组成、生理行为与功能的多样性具有重要意义，基因组、转录组、蛋白组、代谢组学等分析技术为单细胞研究提供了有力工具。实时单细胞多模态分析仪可以实时、连续、定量检测单个活细胞的小分子含量及酶活性。核心特点主要性能实时单细胞多指标检测：实时检测单个活细胞内小分子含量（如葡萄糖、乳酸、ATP、胆固醇、Ca2+、K+等）及酶活性 （葡萄糖苷酶、鞘磷脂酶、乳酸脱氢酶等），可匹配160余种商品化试剂盒；实时亚细胞原位检测：在亚细胞水平（胞质、胞核、胞膜）实时连续、原位检测；超微量提取、注射：单细胞水平提取细胞器（如溶酶体、线粒体）、胞质进行质谱或其它平台的联用分析；单细胞注射药物、代谢剂等，并进行药效评估；活体水平检测：活体水平实时检测生化指标（用药前后、中医药针灸刺激前后）的变化。技术原理电信号检测通过电探头对细胞释放的电活性物质进行检测，如过氧化氢、一氧化氮、多巴胺、超氧阴离子等物质。通过试剂盒的量化级联反应产生的过氧化氢等电活性物质，实现单细胞小分子含量或酶活性的检测。荧光信号检测光探头传输激发光激发预染色细胞，通过光学检测系统收集细胞发射的荧光信号，荧光信号强弱反映细胞预染色指标的含量，可实现细胞整体或亚细胞激发检测。通过单细胞超微量提取注射，向单个活细胞注射荧光检测试剂盒，光探头传输激发光激发细胞的生化反应产物而产生荧光，荧光信号强弱反映细胞内相应的小分子含量或酶活。经典应用肿瘤细胞代谢肿瘤细胞异质性研究，包括糖代谢、脂代谢、蛋白代谢相关的小分子和酶活分析；结合抑制实验，研究肿瘤细胞代谢过程中关键激活酶，为抗癌药物研发提供理论基础；通过抗癌新药直接刺激细胞或配合专用探头实现细胞内送药，评估其对单细胞内代谢参数指标的影响。代表文献1) Zheng XT, Yang HB, Li CM. Optical detection of single cell lactate release for cancer metabolic analysis. Anal Chem. 2010 Jun 15 82(12):5082-7. (DOI: 10.1021/ac100074n)2) Pan R, Xu M, Jiang D, Burgess JD, Chen HY. Nanokit for single-cell electrochemical analyses. Proc Natl Acad Sci USA. 2016 Oct 11 113(41):11436-11440. (DOI: 10.1073/pnas.1609618113)3) Zheng XT, Li CM. Single living cell detection of telomerase over-expression for cancer detection by an optical fiber nanobiosensor. Biosens Bioelectron. 2010 Feb 15 25(6):1548-52.. (DOI:10.1016/j.bios.2009.11.008)4) Zheng XT, Hu W, Wang H, Yang H, Zhou W, Li CM. Bifunctional electro-optical nanoprobe to real-time detect local biochemical processes in single cells. Biosens Bioelectron. 2011 Jul 15 26(11):4484-90.(DOI:10.1016/j.bios.2011.05.007)新药研究新药研究离不开细胞学实验，实时单细胞多模态分析仪在药物研究中的常见应用：药物的极性和分子量会影响其透过细胞膜的效率，如果药物的细胞膜透性较低或未知，可以单细胞内定点注射药物并实时检测药效相关指标（Ca2+和ROS等），可以反映药物发挥作用的潜在位置；为了理解药物作用机制，需要预先判断可能的转运体、药物靶点、及涉及到的关键代谢酶，然后通过实时单细胞多模态分析仪进行验证，由于是实时的，可以添加相关抑制剂或增强剂直接进行判断验证；用于单细胞亚细胞水平的定向给药及实时原位检测药物作用效果，提供亚细胞水平药物-细胞相互作用研究的重要工具，实现单细胞层面药物保护性研究和抑制性研究，可为药物载体的单细胞层面载药能力研究和亚细胞层面的定位提供选择性平台。代表文献1）Xin T Z , Peng C , Chang M L . Anticancer Efficacy and Subcellular Site of Action Investigated by Real‐Time Monitoring of Cellular Responses to Localized Drug Delivery in Single Cells[J]. Small, 2012, 8(17):2670-2674. (DOI: 10.1002/smll.201102636)2）Yuning Han, Bin Hu, Mingyu Wang, Yang Yang, Li Zhang, Juan Zhou*, Jinghua Chen*. pH-Sensitive Tumor-Targeted Hyperbranched System Based on Glycogen Nanoparticles for Liver Cancer Therapy, Applied Materials Today, 2020, 18, 100521.(DOI: 10.1016/j.apmt.2019.100521)神经领域应用单细胞胞质的超微量抽提，和质谱平台联用完成递质成分的分析；纳米级探头实现单个神经细胞或脑组织的小分子电化学检测。代表文献1）Molecular profiling of single axons and dendrites in living neurons using electrosyringe-assisted electrospray mass spectrometry[J]. Analyst, 2019, 144 2） Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell[J]. Analytical Chemistry, 2015, 87(11):5531.3）Electrochemically Probing Dynamics of Ascorbate during Cytotoxic Edema in Living Rat Brain[J]. Journal of the American Chemical Society, 2020, 142(45):19012-19016.活体研究中医药领域，可对特定穴位血清素（5-羟色胺）、一氧化氮、乙酰胆碱、抗坏血酸等关键指标的实时监测，可配合组织解剖学实验，研究不同组织类型的指标差异，辅助针灸机理研究；活体动物模型在体检测，辅助肿瘤疾病药物研究。代表文献1）Li, YT., Tang, LN., Ning, Y. et al. In vivo Monitoring of Serotonin by Nanomaterial Functionalized Acupuncture Needle. Sci Rep 6, 28018 (2016). (DOI: https://doi.org/10.1038/srep28018)2）Tang, L., Li, Y., Xie, H. et al. A sensitive acupuncture needle microsensor for real-time monitoring of nitric oxide in acupoints of rats. Sci Rep 7, 6446 (2017). (DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-017-06657-3)3）Tang, L., Du, D., Yang, F. et al. Preparation of Graphene-Modified Acupuncture Needle and Its Application in Detecting Neurotransmitters. Sci Rep 5, 11627 (2015). (DOI: https://doi.org/10.1038/srep11627)关于江苏瑞明（点击进入在线展位）江苏瑞明生物科技有限公司是一家集研发、生产与销售单细胞检测仪及其它高端生物化学检测设备的高科技企业。公司坐落于风景宜人的江苏省宜兴经济技术开发区光电子产业园。公司目前的主要产品为纳米光电生化检测仪，该设备采用世界首创且具有自主知识产权的技术，将精密光、电探测与纳米加工有机的结合为一体，实现了对单个活细胞在亚细胞水平的实时在线同时检测,填补了国内在此单细胞检测领域的空白。此设备在生命科学、医学、药理学或毒理学、农业、食品科学、生物能源等领域有着广泛的应用。公司目前主要产品有四大类，仪器设备、耗材、试剂和微流控及生物芯片。公司已有发明专利十几项，高新技术产品多项。（更多详情点击查看）

成果名称低压直流细胞电穿孔微流芯片系统单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度□研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介：电穿孔（电转染）是一种利用外加电场击穿细胞膜，使平时不能穿透细胞膜的大分子(核酸、蛋白质、药物等)进入细胞的技术。电穿孔技术已在细胞实验、基因治疗等领域广泛应用。但目前的技术均需要金属电极，金属电极产生的金属离子渗出、气泡等对细胞有不利影响，降低了转染效率。此外，高压脉冲电源的使用使得目前此类仪器操作复杂、价格居高不下。这些都大大限制了电穿孔技术的广泛应用。针对上述问题，北京大学工学院熊春阳课题组采用微流芯片技术，实现一种不需要微电极，仅利用简单低压直流电源即可实现的细胞电穿孔技术。这一技术将大大降低仪器制造成本，简化操作流程，并可以进一步发展为高通量、高效率的细胞电转染系统。2009年，熊春阳副教授申请的&ldquo 低压直流细胞电穿孔微流芯片系统&rdquo 项目得到了第二期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。课题组利用微流体中因尺度效应而产生的层流，用高电导率的液体来代替电极，将细胞悬浮液通过流动聚焦技术夹在高电导率溶液之间，形成三个平行流动的稳定流层。通过将电极与两侧的高电导率溶液相连，再与直流电源相连，电压会大部分施加在中间电阻较大的细胞流层。由于微流尺度较小，即使很低的电压都可产生较大的场强，从而可以实现细胞电穿孔。这项工作在基金的支持下得以顺利的推进，通过相关设备的购置和实验测试，课题组完成了微流控芯片的设计和加工、液体导电层的引入、不同类型细胞电转染参数的优化等工作。该项目目前已经顺利结题，相关成果已经申请中国专利，正在申请国际专利。应用前景：该项目实现一种不需要微电极，仅利用简单低压直流电源即可实现的细胞电穿孔技术。这一技术将大大降低仪器制造成本，简化操作流程，并可以进一步发展为高通量、高效率的细胞电转染系统。由于课题组具有完全的自主知识产权，这一工作可以打破目前国外同类仪器建立的技术壁垒，具备较强的市场推广前景。

项目编号：OITC-G220302089项目名称：中科中山药物创新研究院仪器设备采购项目（第七批）预算金额：997.6000000 万元（人民币）采购需求：包号货物名称数量（台/套）是否允许采购进口产品采购预算（人民币）1手术显微镜1是170万元2细胞膜片钳等5是320万元3药物成瘾性实验系统等3是315.6万元4微波多肽合成仪2是192万元合同履行期限：详见需求部分本项目( 不接受 )联合体投标。附件.docx

亮点1流式细胞荧光分选技术（facs）与液滴萃取表面分析质谱（lesa-ms）结合，建立高通量单细胞脂质分析平台，测量群体中大量单细胞的脂质。亮点2发现人类多巴胺神经元群体内和群体间的脂质差异，和细胞异质性在个体多巴胺神经元功能代谢中的重要性，提示a53t突变型α-突触核蛋白（snca）神经元的膜功能受损。亮点3方法学高度标准化和强质控，不需额外的成像分析，直接将非靶向脂质谱应用于单细胞，探索细胞群的功能异质性及对疾病病理学的影响，意义重大，必将在生物医学领域开创广泛应用。1简介单细胞基因组学和转录组学的研究表明，在组织水平上存在复杂的细胞异质性。欲了解细胞异质性对代谢的影响，需开发一种单细胞脂质分析方法，测量人群中大量单细胞脂质。英国剑桥大学代谢院核心代谢组学与脂质组学albertkoulman课题组和英国痴呆研究所、剑桥大学临床神经科学系emmanouilmetzakopian课题组利用基于“多通道纳喷源”的“液滴萃取表面分析”（lesa）技术与高分辨质谱（hrms）联用，成功搭建了高通量非靶向单细胞脂质分析平台，分析通量可达280个单细胞/天。2020年底，《iscience》在线发表了这一突破性重要成果。图1、本研究的lesa-hrms分析流程课题组利用三个独立群组的脂质分析验证了该平台的可靠性，并进一步将此平台应用于分析诱导多功能干细胞（ipscs）发育获得的人类多巴胺神经元细胞，2天内分析560个单细胞，发现snca-a53t基因突变会损伤神经元细胞膜功能，从而揭示了snca-a53t基因突变引致帕金森的致病机理。lesa-hrms分析平台突显了细胞异质性在个人多巴胺神经元功能代谢中的重要性，表明a53tα-突触核蛋白（snca）突变神经元具有受损的膜功能。该单细胞脂质分析平台可以提供可靠的数据，将扩展生物医学研究的前沿领域。2工作流程第一步对诱导多功能干细胞基因编辑，使其表达红色荧光蛋白，并进行多巴胺能分化；第二步将细胞送入流式细胞仪，通过流式细胞荧光分选技术（facs）进行单细胞分选；第三步分选出的单细胞以lesa-hrms进行脂质组学分析。lesa-hrms：萃取剂：含20mm乙酸铵的异丙醇、甲醇、氯仿混合溶液（体积比4:2:1）萃取体积：1μl萃取时间：7s直喷分析时间：90s纳喷电压：1.4kv质谱型号：exactiveorbitrap质谱采集模式：正离子模式，m/z650-850全扫3单细胞脂质分析与细胞总脂分析图2（a）细胞总脂pls-da分析图（c）单细胞脂质pls-da分析图（绿色表示野生型，蓝色表示突变型）本研究共使用了4个野生型snca样本（绿色）和4个snca-a53t突变样本（蓝色），每个样本各取70个单细胞进行分析，去除pc34:1和pc36:2两种脂质同时缺失的细胞（可能是细胞未成功进入流式细胞仪造成，详见参考文献），剩余细胞进行统计学分析。图2（c）中每个点表示一个单细胞，图2（a）中每个点表示样本中约70个单细胞的平均值。偏最小二乘回归分析图（pls-da图）显示，当样本进行总脂分析时，通过细胞脂质差异能够显著的区分野生型和突变样本；而当进行单细胞分析时，虽然两种基因型样本仍有一定的区分度，但由于细胞异质性较大，因而分布很广。另外，不同基因型脂质间差异主要是甘油磷酸胆碱pc36:2造成的。虽然作为细胞总体进行统计分析时，野生型和突变型的pc36:2含量具有显著性差异，但由于细胞异质性很强，组间差异变小。因此，搭建一个能够获取细胞异质性和细胞特异性特征的高通量单细胞分析平台是十分必要的。在这个平台的开发过程中，课题组尽可能多地自动化流程，以最大限度地增加在给定时间内可分析的样本数量，并使分析标准化，以减少误差来源。流程的标准化消除了细胞储存效应，结果也表明样品储存不会对细胞的脂质组成产生任何偏差。还发现lesa液滴萃取暨纳喷注射顺序和脂质组成之间没有关系（参见原文图s1），这表明从第一个和最后一个单细胞样本生成的数据是可比较的。因为lesa需要的溶剂体积比传统提取方法小得多（1-3微升），从而产生更高浓度的提取物。当然基于lesa-ms的方法进行单细胞脂质分析时，细胞定位是重大挑战。尽管其他方法借用成像定位细胞（ellis等人，2012；neumann等人，2019），但这那很冗繁耗时和降低效率。课题组通过校正流式细胞分选，可最大限度地提高细胞被分配到孔中央的几率，随后在该点进行lesa萃取；在某些情况下，lesa会遗漏某个细胞。通过搜索两种冗余（最丰富）脂质（pc34:1和pc36:2）产生的质谱信号来确定这些遗漏，若两种脂质都不在，则该样品被视为失败，并从随后的统计分析中剔除。识别和排除两个细胞错误地分配到同一个孔中也很重要，可通过寻找具有明显更高丰度的总脂质的样品来实现这一点（两个细胞的脂质相对于单个细胞的脂质丰度要高）。基于lesa-ms的单细胞脂质分析方法灵敏度已然很高。可以想象在这一方法的检测下限（llod）以下，仍有大量的超痕量的脂质。理论上，方法灵敏度的小幅度提高应可大幅增加测得的脂质数量。目前该领域仍然存在着局限性，未来随着质谱仪灵敏度的快速提升和改进，此lesa-ms平台将能扩展检测到更多的单细胞内超低丰度脂质。4snca-a53t多巴胺神经元的膜功能受损已有研究表明snca可能在脂质运输和突触膜生物合成中起到关键作用，因此，snca-a53t突变可能导致细胞膜组成变化，从而破坏突触的传递作用。课题组根据pc36:2的丰度高低，将11种脂质（包括pc36:2）各分为两组，发现其中4种在两种基因型的表达中有显著差异，可能操控细胞脂质组成。细胞膜中总pc和总pe比值影响双分子层流动性、囊泡形成和跨膜蛋白的组成和存在。研究发现snca-a53t神经元细胞中pc36:2高低丰度组间的pc:pe比值差异比野生型中更大。大部分突变组pc36:2较低，导致pc:pe值较低。健康细胞通常有一系列机制来应对生理刺激，并适应这种压力。课题组看到野生型（本文指健康细胞）的异质性更强，鉴于细胞膜是细胞脂质最大的来源，可能是这种细胞膜组成的异质性使细胞更好地做出反应机制，而突变型（本文指致病型）脂质的分布更狭窄，使它们损失了应激能力。总而言之，本研究介绍的lesa-hrms单细胞质谱分析方法为探索突变如何操控脂质代谢提供了解决方案。●参考文献snowdenetal.,developmentandapplicationofhigh-throughputsinglecelllipidprofiling:astudyofsnca-a53thumandopamineneurons.cellpress:iscience23,101703,november20,2020https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101703欲索取原文，请后台留言。关于液滴萃取表面分析lesalesa多通道纳喷离子源利用机器人抓取、转移和连接样品与刻蚀于芯片上的400个高度重现的独立喷针，进行全自动的纳升电喷雾质谱分析，实现其他纳喷质谱或常规液质不能实现的功能：（1）纳升级注射全自动电喷雾直接进样，无需清洗，自动分析达400个样品；零残留、高灵敏度。适于活性物质或代谢物及毒性成分的鉴定解析；对组学分析、adcs抗体药物偶联物、非共作用研究特效。（2）馏分收集，以信号累加方式鉴定复杂基质中的痕量未知物。（3）在线nanolc-ms接口，可自动感应喷雾电流和堵塞，3秒自动移换喷头，实现无人值守的连续分析，保障超长时间nanolc-ms分析的连贯性、重复性。（4）表面轮廓分析，以一滴溶剂在中药切片、生物体组织、培养皿、药材、薄层板、maldi板等特定表面进行1秒的微萃取，纳升电喷雾质谱检测，实现分子成像和或分布轮廓分析（0.4毫米空间分辨率）。（5）可升级为lesaplus，液滴萃取后，通过六通阀切换萃取液至纳升或微升柱，分离后再纳喷质谱检测。lesa兼容主流质谱厂商（agilent、sciex、thermofisher、waters、bruker、shimadzu）各类型质谱仪如ftms、orbi、飞行时间、离子阱、三重四极杆及混联质谱。文章来源：华质泰科服务平台微信公众号

广东元正招标采购有限公司受暨南大学的委托，就暨南大学生化实验室仪器采购项目进行国际公开招标，分别于2011年1月12日、4月21日以及5月11日在中国政府采购网公布了3批仪器设备中标结果，涉及金额高达1260余万元，仪器信息网现将3次中标结果整理如下，以飨读者。　　1、采购人名称：暨南大学　　2、采购代理机构名称：广东元正招标采购有限公司　　3、采购项目名称：暨南大学生化实验室设备采购项目　　4、具体采购结果：2011年5月11日公布中标结果包号仪器名称数量中标公司及金额1血管介入手术模拟器1套天津市天堰医教科技开发有限公司RMB1,258,000.002显微镜等生化实验仪器1批广州合众生物科技有限公司RMB228,600.003核酸蛋白检测仪、超低温冰箱等生化实验仪器1批广州佳科生物科技有限公司RMB123,000.004圆二色光谱仪1套英国应用光物理公司RMB1,495,500.005气相色谱-质谱仪1套广州佳科生物科技有限公司RBM547,300.006相差式镜头、电子天平等生化实验仪器1批广州佳科生物科技有限公司RMB135,900.007电子天平和移液器1批广州市深华生物技术有限公司RMB35,950.008差示扫描量热仪1套沃特斯中国有限公司RMB184,000.009离体组织浴槽系统、独立式雪花制冰机各1套北京普升达科贸有限公司RMB180,000.0010多功能酶标仪1套广州市焕思仪器科技有限公司RMB252,000.0011旋转蒸发仪、台式冷冻离心机等生化实验仪器1批广州佳科生物科技有限公司RMB389,600.0012高效液相色谱仪1台广州佳科生物科技有限公司RMB319,800.002011年4月21日公布中标结果包号仪器名称数量中标公司及金额1光谱型激光扫描共聚焦显微镜1套广州市千江企业有限公司RMB1,409,500.002单细胞膜片钳记录分析系统1套武汉市东乐科技有限公司RMB457,073.003遗传分析仪1套广州华炜实业有限公司RMB470,000.004倒置荧光显微镜电动升级附件1套广州先尼仪器有限公司RMB159,600.005冰箱、超净工作台、倒置显微镜、离心机1套广州佳科生物科技有限公司RMB 90,500.006蛋白质组学系统软件包、流式细胞术分析软件1套康昱盛科技有限公司RMB494,800.007高级多维图像分析系统1套广州市晟洋贸易有限公司RMB428,500.008二维纳流液相自动点靶系统（LC MALDI）1套广东省中科进出口有限公司RMB928,000.009细胞动态分析仪1套深圳市达科为生物技术有限公司RMB269,000.002011年1月12日公布中标结果包号仪器名称数量中标公司及金额1超强组合型超纯水器、凝胶成像系统、增强型相差显微镜等仪器1批广州市广鹏科学仪器有限公司RMB315,000.002CTD温盐深仪1套广州德菲科学仪器有限公司RMB233,800.003冻干机1台广东省中科进出口有限公司RMB148,000.004氧弹量热仪1套广东省中科进出口有限公司RMB275,000.005全自动核酸蛋白提取仪、恒温摇床各1套广州市泛舟贸易有限公司RBM302,300.006浮游植物荧光仪1套青岛诺马科生物技术有限公司RMB389,500.007中压制备色谱仪1套广州杉利贸易有限公司RMB390,880.008高速冷冻离心机、双光束紫外可见分光光度计各1套广州市泛舟贸易有限公司RMB204,900.009植物效率仪、液相氧电极各1套废标10光照培养箱、多功能超声波清洗仪真空冷冻干燥器等仪器1批废标11浅地层剖面仪1台广州市东方科苑进出口有限公司RMB￥347,800.0012显微镜1套广州竞赢化工科技有限公司RMB139,000.00

近日，清华大学欧阳证教授课题组在analytical chemistry上发表了single-cell mass spectrometry analysis of metabolites facilitated by cell electro-migration and electroporation，且以acs editors' choice形式亮点报道。 文章介绍了基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法，该方法无需细胞高精度操控平台，仅通过对单细胞施加一定序列的电压，即可实现对单个酵母等具有细胞壁的细胞内代谢物的可控释放与质谱分析。 acs美国化学会报道： acs 编辑良择 | 基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法通讯作者：欧阳证，清华大学作者：zishuai li (李自帅)，zhengmao wang (王正茂)，junmin pan (潘俊敏)，xiaoxiao ma (马潇潇)，wenpeng zhang (张文鹏)，zheng ouyang (欧阳证) 单细胞分析对研究细胞在转录组学、蛋白组学以及代谢组学等方面的异质性有着重要的意义。目前，科学家们开发了大量的单细胞分析方法和技术，例如荧光分析法、微流控芯片、流式细胞仪、单细胞测序等。质谱分析，因其低样品消耗量、高灵敏度、高定量准确性等优势，已经被广泛应用于单细胞蛋白组学、脂质组学和代谢组学分析中。然而，目前大部分的单细胞质谱分析方法，都需要依托于高精度操作平台，这给单细胞分析技术的应用带来了一定的挑战。 清华大学欧阳证教授课题组报道了一种基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法。该方法无需细胞高精度操控平台，仅通过对单细胞施加一定序列的电压，即可实现对单个酵母等具有细胞壁的细胞内代谢物的可控释放与质谱分析。如图1所示，在硼玻璃纳喷管中加入适当体积(约0.5 μl)的细胞悬浮液(约104细胞/ml)，该溶液内平均只含有单个细胞。由于细胞表面通常带负电，通过非接触式电极对溶液施加直流负电压，使细胞迁移到纳喷管尖端，并在针尖处封闭一段超小体积(约1.5 pl)的液体。之后施加高压脉冲电压，在细胞膜表面形成电穿孔，细胞内代谢物即释放到前端的超小体积液体中，从而避免了细胞内代谢物的过度稀释。最后，采用非接触式电极加压，由纳升电喷雾离子化将该部分溶液离子化并进行质谱分析。图1. 基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法 该研究中，首先用酵母细胞进行了方法验证。如图2所示，从离子流热图中可以看出，施加脉冲电压后，在质荷比m/z 50到800的范围内出现了大量的代谢物离子信号。图2b-c中比较了施加脉冲电压前后的单细胞分析质谱图。通过精确质量对比、串级质谱分析等方法，该课题组在单个酵母细胞内检测到了71种代谢物。图3a-f展示了几种典型代谢物的串级质谱谱图。 图2. (a)质谱离子流热图。在5 s时刻施加了高压脉冲电压。(b)负离子模式。(c)正离子模式。 图3. 负离子模式下单酵母菌代谢产物典型的串级质谱谱图 (a) glu, (b) gsh, (c) amp, (d) adp, (e)atp, (f) udp-hex. 除了酵母细胞，该方法还可用于其他种类的具有细胞壁结构的单细胞菌类的高灵敏度质谱分析。图4展示了莱茵衣藻(chlamydomonas reinhardtti)、杜氏盐藻(dunaliella salina)、斜生栅藻(scenedesmus obliquus)、绿眼虫(euglena viridis)的单细胞分析质谱图。图4. 不同种类细胞的单细胞质谱谱图。从内向外依次为：莱茵衣藻，杜氏盐藻，斜生栅藻，绿眼虫。 此外，该课题组还研究了不同培养环境下，单个细胞内代谢物相对含量的变化情况。将两组莱茵衣藻细胞，分别在有/无光照条件下培养24小时，之后采用本方法进行单细胞内代谢物的质谱分析。单细胞质谱分析表明，在黑暗条件下，衣藻细胞内的卡尔文循环内的碳固定被终止，细胞内有氧呼吸强度下降，糖酵解代谢增强。此时，细胞的光合作用停止，细胞通过糖酵解分解糖类以提供基本的代谢需求，同时降低有氧呼吸强度以维持生存。图5. 黑暗条件下的莱茵衣藻单细胞内部分代谢物强度比值变化。 本研究的相关结果已发表在analytical chemistry，并以acs editors' choice形式亮点报道。该论文得到了国家自然科学基金项目的支持。 文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.analchem.0c02147

项目概况北京师范大学分析仪器采购项目 招标项目的潜在投标人应在网上报名获取招标文件，并于2021年12月23日 09点30分（北京时间）前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号：CFTC-BJ01-2111069项目名称：北京师范大学分析仪器采购项目预算金额：1380.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1380.0000000 万元（人民币）采购需求：项目名称预算金额（万元）简要技术参数要求数量是否允许进口用途北京师范大学分析仪器采购项目1380128通道信号采集分析系统、脑片膜片钳、电化学成像系统、单细胞记录分析系统、非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统、纳米粒度和电位分析仪、多功能微孔板检测仪、流式细胞仪、蛋白质纯化系统，详见招标文件第四章。各1台是科研合同履行期限：详见招标文件本项目( 不接受 )联合体投标。二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：无3.本项目的特定资格要求：1）投标人不得被列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单。2）单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得同时参加本项目同一分包的政府采购活动。3）为本项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的供应商，不得参加本次政府采购活动。三、获取招标文件时间：2021年12月02日 至 2021年12月09日，每天上午9:00至12:00，下午12:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：网上报名方式：疫情防控期间为避免人员聚集，欢迎各投标人无接触报名。拟报名投标人，须将以下报名资料以PDF格式发送至指定邮箱：guojinzhaobiao2020@163.com（发送邮件后须致电采购代理机构项目联系人：边璐010-56215050），邮件内容需注明项目名称、投标人名称、通讯地址、授权代表姓名、联系方式、电子邮箱。 （1）法定代表人报名：针对本项目出具的法定代表人身份证明书原件加盖公章（须体现法人姓名、身份证号）及法定代表人身份证复印件加盖公章的扫描件； （2）法人授权代表报名：针对本项目出具的法人授权委托书原件加盖公章及授权代表身份证复印件加盖公章的扫描件。 上述资料经采购代理机构查验合格后，将以邮件形式确认回复，并向其发送《获取招标文件登记表》。供应商需及时查看邮件信息，打印《获取招标文件登记表》填写完整，并将标书款电汇或转账至采购代理机构指定账户，将《获取招标文件登记表》及标书款转账凭证扫描件发回邮箱：guojinzhaobiao2020@163.com。如资料有误，采购代理机构将在资料发送后1个工作日反馈至投标人，投标人需在报名截止前修正或补充完整。 采购代理机构将于《获取招标文件登记表》查验合格并确认标书款到账后，将招标文件电子版发送至投标人邮箱。售价：￥200.0 元，本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间：2021年12月23日 09点30分（北京时间）开标时间：2021年12月23日 09点30分（北京时间）地点：北京市朝阳区东三环南路甲52号顺迈金钻国际商务中心9层9C会议室五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜评分方法和标准：综合评分法。本项目非专门面向中小企业。政府采购政策：节能产品强制采购；节能产品、环境标志产品优先采购；政府采购促进中小企业发展；政府采购支持监狱企业发展；政府采购促进残疾人就业；政府采购信用担保；进口产品管理七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：北京师范大学　　　　　地址：北京市新街口外大街19号　　　　　　　　联系方式：滕老师zfcg@bnu.edu.cn 　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：国金招标有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：北京市朝阳区东三环南路甲52号顺迈金钻国际商务中心9层9C　　　　　　　　　　　　联系方式：边璐、王珊珊、杨振豪、宋梦夏010-56215050　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：边璐、王珊珊、杨振豪、宋梦夏电　话：　　010-56215050

近日，美国爱荷华州立大学的研究人员，用高空间分辨率基质辅助激光解吸电离（MALDI）- 质谱成像（MSI）来绘制和可视化了新受精的斑马鱼胚胎单细胞中磷脂类——磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）以及磷脂酰肌醇（PI）的三维空间分布。这是MALDI-MSI首次应用于单个细胞的三维化学成像。相关研究成果已经发表在Scientific Reports上。斑马鱼（Danio rerio）原产于东南亚，是一种小型热带观赏鱼。由于体外受精和光学透明，受精斑马鱼胚胎可在发育的所有阶段进行观察和操作。此外，斑马鱼很容易获得，价格低廉，健壮，易于护理，并且每周可以产下数百个卵。这些独特的遗传特点与实验胚胎优势相结合，使得斑马鱼成为研究早期发育的理想选择。斑马鱼已被广泛用作脊椎动物系统模型，用于研究脂质代谢、脂质在疾病中的作用以及胚胎发育中的脂质动力学。最近，Fraher等人使用LC-MS法进行脂质组学研究，结果显示胆固醇、磷脂酰胆碱（PC）和甘油三酯是斑马鱼胚胎中最丰富的脂质。他们证明，在调动到胚胎体之前，脂质在蛋黄内被加工。电喷雾电离质谱（DESI-MS）也被用于直接的MS分析和单个斑马鱼胚胎中脂质的成像、跨胚胎发育（受精后0,24,48,72和96小时）。研究人员对斑马鱼中的代谢组学和脂质组学研究非常感兴趣，因为这些化合物具有关键的生物学功能，例如作为能量储存源、参与细胞信号传导、并作为细胞膜的必要成分。探索如何调节代谢物和脂质是理解生物系统中发生的生物途径和发育过程的关键。传统分析方法研究小代谢物和脂质需要大量的样品制备、费力的提取、衍生化以及先期对目标化合物的了解。由于样品制备方案和仪器的发展，质谱成像（MSI）已成为这些研究中广泛使用的分析工具。MSI可实现生物分子空间分布的二维可视化，而无需提取、纯化、分离或标记分析物。此外，单个MSI实验可以同时检测许多不同类别的化合物，包括未知物，这使得其可以高分辨率和高通量方式直接对生物分子进行细胞或亚细胞作图。由于生物学在三维生物体中发生，3D成像对生命科学中的许多挑战产生了值得注意的影响并不奇怪。最近，使用质谱成像对完整生物分子进行成像已扩展到3D分析，以确定组织样本、琼脂平板和3D细胞培养物中的体积分子分布。使用质谱法最常见的3D成像方法包括收集样品的连续部分，使用传统的二维质谱成像分别分析每个部分，然后使用计算方法从多个二维集合堆叠和重建最终的3D成像MS数据集等步骤。美国爱荷华州立大学的研究小组（以下简称“研究小组”）开发了高空间分辨率的基质辅助激光解吸电离（MALDI）-MSI，分辨率低至5μm，并将其用于植物代谢物的细胞或亚细胞水平成像。在这里，研究小组利用这种高空间分辨率呈现了新受精的个体斑马鱼胚胎的3D MALDI-MSI。这是用MALDI获得的单个细胞的3D MSI的首次演示，揭示了各种脂质化合物的亚细胞水平定位。（a）受精斑马鱼胚胎在单细胞阶段的奇数编号光学图像。 （b）PE（22：6-16：0）在m / z 762.509和（c）PI（18：0-20：5）在m / z 883.535处的假彩色二维MALDI-MS图像。 通过覆盖所有2D图像，右侧显示投影图像。 所有物种均被检测为去质子化的[M-H] - 。在此分析中，研究小组通过获取62个连续横截面组织切片交替的正离子和负离子模式的MS成像数据，对单个斑马鱼受精卵进行3D MALDI-MSI。这可以对单个细胞中全面的脂质种类进行3D可视化。研究结果显示，所有三种磷脂类都存在于胚盘内的对称分布，以及蛋黄的边界，但每种都显示出不同的区域；PE显示在胚盘中心高度丰富的异质亚细胞区域，除了胚盘外，PC分子种类存在于蛋黄内部，而蛋黄中的PE和PI种类大多不存在。另外，还比较了四种不同的归一化方法以确定当将2D MSI与3D体积重建进行比较时，这些方法中的哪一种可以提供更具代表性的结果。此外，在不同细胞阶段（1-，2-，4-，8-和16-细胞阶段）获得胚胎的全扫描MSI和MS / MS，以研究斑马鱼成长早期阶段磷脂分布的变化。TOF-SIMS已报道被用于单个细胞的3D MSI，特别是结合深度剖析作为实现z方向信息的方式。然而，由于显著的碎裂，可以通过TOF-SIMS分析的高质量化合物主要限于外源性药物化合物。该研究小组所述的研究工作首次证明高分辨率MALDI-MSI可应用于单个细胞的三维化学成像，他们未来的研究将集中在揭示胚胎发育的细节，具有更高的空间分辨率和小代谢物的可视化，以及荧光显微镜的多模态成像等。在MALDI质谱成像方面，融智生物于2017年推出QuanTOF质谱成像系统，该系统集合了新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF，拥有5,000-10,000Hz长寿命半导体激光器，自主开发的数据采集软件。2018年7月，融智生物宣布实现可达500像素/秒的成像速率，提升MALDI-TOF MS成像速率达10倍以上，普通样本成像只需几十分钟，使得质谱成像实现了“立等可取”。 经过进一步的研发，目前QuanTOF质谱成像系统已经实现高达1000像素/秒的成像速率，5-10微米的高空间分辨率，且仍然保持了极高的灵敏度，使得质谱成像真正可使用于临床病理分析、术中分析等应用。

p　　近日，国际综合研究权威期刊《美国国家科学院院报》(PNAS)发表了题为《Single-Neuron Identification Of Chemical Constituents， Physiological Changes， And Metabolism Using Mass Spectrometry》的研究论文。该研究由中国科学技术大学生命学院神经退行性疾病研究中心暨中国科学技术大学脑资源库熊伟教授研究组与中科大化学学院黄光明教授研究组合作完成。该研究依托电生理膜片钳以及电喷雾离子源技术建立的稳定的单神经元胞内组分取样和质谱组分分析技术，对小鼠海马、前额叶、杏仁核、纹状体等脑区单个神经元内的数千种化学小分子进行了快速质谱检测，并且可以做到同步采集电生理信号，在单细胞层次上成功地完成了对神经元功能、代谢物组成及其代谢通路的研究。这项研究首次利用化学质谱方法直接无稀释的检测单个神经元中多种神经递质、代谢物、脂质等化学小分子，实现了单个神经元化学成分及代谢物的即时分析，该技术将目前神经细胞成分分析的研究推向了一个活细胞及单细胞水平，有望在单细胞层次上去研究神经生物学、代谢组学、毒理学等生命科学的重大问题，具有非常重要的应用前景。/pp　　大脑中有亿万个神经细胞，这些神经细胞在细胞形态，突触连结，细胞结构，电生理以及生理功能上具有高度的多样性。不同种类的神经细胞中，其化学分子组成、含量、代谢也都有着很大的差别。因此，对脑内单个神经元的化学成分进行分析，则具有重要的生物学价值。质谱分析因为具有高灵敏度，大的线性范围以及高通量分析化学分子的特点，逐渐被用于单细胞的细胞代谢分析。但目前的方法需要使用大量有机试剂对细胞进行处理，无法保持采样时细胞的活性 冗长的处理和分离过程也导致较慢的分析速度，无法短时间内完成大量单细胞分析 并缺乏来自同一细胞的电生理信号 最终导致单细胞代谢物的质谱分析无法大规模用于神经细胞的分析。/pp　　此研究成功建立了一套稳定的单细胞质谱分析技术，并对不同年龄段的小鼠海马、杏仁核、纹状体等脑区单个神经元中的谷氨酰胺、谷氨酸以及GABA等化学小分子进行定性、定量分析并对其进行神经元分类，最后利用该技术成功鉴定单个神经元内谷氨酰胺的代谢路径。这项方法的成熟与普及，必会为后续单个神经元组分分析、神经元分类以及病理状态下单个神经元中组分变化分析提供强有力的手段。/pp　　该项工作由中科大生命学院博士后朱洪影、生命学院博士研究生邹桂昌、王宁在熊伟教授和黄光明教授的共同指导下完成。该研究工作得到了国家自然科学基金委重大研究计划、科技部、中科院战略性先导科技专项(B类)以及国家青年千人计划等的资助。该工作还得到中国科学技术大学同步辐射实验室光电离质谱线站的仪器与技术支持。/p

全日程更新|8月30日开播！31位嘉宾云聚第六届细胞分析网络会议iCCA2023（点击查看）仪器信息网将于2023年08月30日-09月01日举办第六届细胞分析网络会议（iConference on Cell Analysis，iCCA 2023）。在线免费向听众开放报名，欢迎报名参会！报名链接: https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icca2023  （点击报名） 分会场设置 日期上午下午08月30日类器官与器官芯片08月31日单细胞分析技术（上）：微流控/质谱单细胞分析技术（下）：测序/代谢组学09月01日细胞治疗产品的CMC质量控制分析细胞成像分析技术 iCCA 2023 交流群 精彩报告速览 蛋白响应型荧光探针用于超分辨荧光成像和生物传感研究王璐 复旦大学 研究员【摘要】活细胞中实时观测蛋白、代谢物等生物分子是研究生物功能的重要手段。然而，可用于活细胞特异性成像的荧光探针非常稀缺。我们基于罗丹明“开-闭”环独特性质，提出罗丹明染料进化新方法，通过引入磺酰胺结构，成功开发了可快速透膜、蛋白响应型荧光探针，实现活细胞免洗、多色STED超分辨荧光成像；而通过引入烷基胺则可将罗丹明染料进化为自闪烁探针，以实现单分子定位超分辨荧光成像（SMLM）。而通过结合识别蛋白，可构建新一代化学-遗传编码荧光探针，实现活细胞中NADPH等关键代谢分子的实时检测。基于目标锁定机制的三维单分子示踪光学显微成像侯尚国 深圳湾实验室 特聘研究员【摘要】实时三维单颗粒示踪已成为研究动态生物相互作用的强大工具，而单分子示踪由于其高空间和时间分辨率以及高灵敏度，有可能革新生物学动态过程研究方式。我们开发了一系列的实时三维单颗粒、单分子示踪成像方法，其具有高时空分辨率、高成像深度和高灵敏度的优点，为在单分子水平上研究生物分子之间的三维相互作用动态提供了一个有力的工具。结构光照明超分辨荧光显微镜的开发和生物学应用李迪 中国科学院生物物理研究所 正高级工程师【摘要】 针对生物学领域的超微动态观测需求和传统结构光照明超分辨显微镜（SIM）的局限。我们使用掠入射照明取代传统的全内反射照明，成像深度提升10倍达1微米，成像速度近20倍达到684幅/秒；引入深度学习技术改进SIM重建算法，成像时程提升30倍达6万幅。应用上述技术，我们发现了十余种细胞器互作新现象，助力生物学领域发展。细胞膜信号转导的单分子追踪陈忠文 中国科学院生物与化学交叉研究中心 研究员【摘要】 细胞感知外界环境的刺激并做出反应，通过一系列细胞膜受体信号转导过程调节细胞功能。我们通过单细胞和单分子荧光成像，结合人工脂质双层膜技术操纵和观测相关细胞膜受体，研究解释了细胞膜受体的空间分布和团簇态对于信号转导的调控作用。这些工作为细胞受体信号转导的基础研究提供了新的手段，并推动建立了新的生物学模型。温馨提示:1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。

单细胞全长转录本测序的价值单细胞测序技术为基础科研、临床诊断、药物研发等领域带来了诸多全新发现视角。现阶段主流的单细胞测序，大多是通过单细胞捕获设备获得cDNA文库后进行打断、扩增、建库，并用二代建库测序分析基因的整体定量。然而，基因在不同组织、不同细胞亚群中会使用mRNA的不同转录本，SNV、融合基因等结构变异也具有组织和细胞特异性，此外，科研界研究比较热门的lncRNA，在不同组织细胞亚群中也具有特异性的表达。这些基于全长序列方面的信息，是目前单细胞二代测序无法获取的。主要原因是目前基于二代测序的单细胞数据局限于3' 或5' 端的150-250bp，较难满足这类需求。而传统的Smart-seq虽然可以实现全长转录本覆盖，但需要经过拼接组装分析转录本结构，且通量较低，成本较高，研究单细胞可变剪切仍然较为困难。由于二代测序读长较短，三代测序如PacBio、Nanopore等技术以其长读长的优势解决了这一痛点，因此，如果能将二代测序与三代测序相结合，既能获得mRNA的全长序列，并通过Cell Barcode信息定位到细胞亚群，即可解决了这一单细胞研究领域的痛点。但是，在前期测试中发现，二代单细胞测序一般获得约3万个基因的表达矩阵，三代全长测序能获得超过10万个转录本的表达矩阵，两套数据的聚类图谱差异巨大，现有的分析流程并未很好地解决两套数据的一致性匹配问题。因此，如何能从庞大的二代+三代，也即基因+转录本的单细胞数据中，挖掘到有价值的特异性转录本，可以为单细胞临床转化、药物靶点发现带来更加细致的挖掘角度。及智医学团队出身单细胞科研服务行业，重点围绕单细胞富集与检测平台、单细胞测序技术平台和基于AI算法的单细胞数据分析算法平台，建立了单细胞转录组、空间转录组、单细胞联合Bulk多组学等多种独特的分析流程和方法，尤其擅长各类免疫细胞与基质细胞的分类、功能解析、细胞互作、药物靶点筛选等分析项目。最终通过积累的上百种单细胞分析方法与百万级别单细胞数据库，为单细胞临床转化类项目提供专业研发服务。及智医学团队生信专家通过高效的自动化分析脚本，并历时数月的二代+三代单细胞算法测试，目前已经解决了二代+三代单细胞聚类的诸多分析难点。伯豪生物基于十多年的单细胞组学服务经验，可提供从样品保存、运输、单细胞悬液制备，到单细胞分选、建库和数据分析的解决方案。及智医学与伯豪生物强强联合，正式推出单细胞全长转录本测序服务，即单细胞cDNA水平的转录、遗传变异研究，通过一次捕获，两种建库，同时获得单细胞聚类与转录本信息：目前，该技术方向为如下科研问题，提供了潜在的解决办法：发现携带特定突变的细胞，并与非携带突变细胞相比，挖掘基因表达规律挖掘功能基因，如膜蛋白、分泌蛋白、转录因子等的转录本使用情况，并发现全新功能转录本发现融合基因所在细胞亚群，研究它们与其他肿瘤细胞的拟时序分化关系发现亚群特异性全新IncRNA获得亚群特异性表达的转录本，能够辅助小核酸类药物开发企业，针对该特异性转录本设计siRNA干扰片段，提升小核酸干扰靶点的有效性。案例解析2021年11月11日，来自澳大利亚 沃尔特-伊丽莎霍尔医学研究所的Tian等人开发了一种基于Nanopore测序和10x Genomics的全长转录组单细胞测序方法，分析单细胞中的全长异构体、可变剪接和突变检测。研究成果发表在国际知名期刊Genome Biology（IF=13.6），论文题目为“Comprehensive characterization of single-cell full-length isoforms in human and mouse with long-read sequencing”。文章中，使用10x Genomics技术分选得到单细胞的全长cDNA后，将cDNA一分为二，一份进行打断建库用于二代测序，另一份进行全长扩增建库用于Nanopore三代测序。此时Nanopore的文库上也包含了细胞Barcode，后续可以通过分析流程将三代测序和二代测序结果通过细胞Barcode一一对应。通过这样的方式，即实现了获得全长转录本，分析亚群的特征性转录本使用，并同时拿到了突变所在细胞。文章数据分析显示其中40%-60%的Nanopore reads可以分配给预期的Barcode，并保留用于后续分析（图C）。在数据处理过程中，非全长且不能唯一分配给转录本的数据被丢弃。最终每个细胞的平均UMI为10,000至60,000个，并且与对应的短读数据情况相符（图D）。Nanopore和Illumina数据的基因水平的UMI计数也高度一致（图E）文章数据分析显示其中40%-60%的Nanopore reads可以分配给预期的Barcode，并保留用于后续分析（图C）。在数据处理过程中，非全长且不能唯一分配给转录本的数据被丢弃。最终每个细胞的平均UMI为10,000至60,000个，并且与对应的短读数据情况相符（图D）。Nanopore和Illumina数据的基因水平的UMI计数也高度一致（图E）通过聚类分析发现，CLL（慢性淋巴细胞白血病）细胞相比正常免疫细胞具有更高比例的新型转录本，特别是新型剪接的转录本。同样，相比激活的干细胞，静态肌肉干细胞也有更高比例的新型转录本（图 D）。分析发现，约80%的基因可以表达多种转录本（图E），但是大多数基因主要表达1到2种转录本类型（图F），约30%的基因含有多于一种的可变剪接事件，意味着2个最高表达的异构体可能涉及多个外显子的复杂剪接变化而产生不同。文章通过分析CLL数据，检测到CD45的多种亚型（图G），CD45的表达通过CITE-seq进行验证。CITE-seq可以同时检测RNA和细胞表面蛋白，这种方法结合三代测序，可以对细胞表面蛋白进行更深入的分析和探索。对CLL数据集进行分析，寻找只存在于癌细胞中的，且在不同的CLL转录簇中具有不同等位基因频率的SNVs，通过经典的曼哈顿图最终发现四个变异在不同的CLL聚类呈现显著差异（图C，D）。其中发现的Gly101Val突变，此突变已被证实通过降低BCL2对venetoclax的亲和力而使患者对venetoclax治疗产生耐药性，通过分析发现患者CLL2携带约25%的Gly101Val突变，并发现该突变不仅属于亚克隆，而且与特定的转录簇相关（图E）。样品选择与实验细节由于单细胞全长测序需要对mRNA反转录后的cDNA全长进行测序，核心是需要将完整的全长cDNA扩增至2ug的 Nanopore建库起始量，而常规单细胞是将一链cDNA做基础扩增后全部打断用来做建库测序，因此，这一验细节就意味着单细胞全长测序需要额外质控。本文也从如下四个方面给出一些基础建议：样品选择悬液质控文库质控单细胞测序剩余样品用于新的科研发现一：样品选择常规单细胞测序样品来源分为新鲜采集与液氮速冻两种类型，两种类型的样品需要两种处理方式，新鲜采集样品需要在48h内制备悬液并上机，液氮速冻样品需要将细胞膜破碎，丢弃细胞质，分离提取细胞核，用单个核来做单细胞测序。不过，由于细胞核里面的RNA大多为初始RNA，包含有较多内含子，而从初始RNA加工为成熟mRNA的过程大多发生在细胞质中，因此，抽核类的项目并不太适用于单细胞全长测序。虽然在2022年7月份一篇Nature Biotechnology的文章是对人脑抽核后的单细胞样品进行三代全长测序，不过由于拿不到成熟mRNA，文章是站在了特定基因在不同亚群的外显子保留这样的科研角度统计规律（如下图）。文章角度非常新颖，也是科研界首次用单细胞全长测序发现人脑中，某些基因在不同亚群中，使用不同的外显子组合，生成多种编码蛋白。不过，由于最终拿到的仍旧是细胞核内的RNA，后续还需要大量验证工作，因此抽核后做单细胞全长测序的临床转化价值较小。所以，单细胞全长测序的项目最适宜采集新鲜样品制备细胞悬液，捕获成熟mRNA开展后续验证工作。经三代单细胞全长测序发现CADM1基因在人脑神经元（兴奋性、抑制性）、星胶、小胶、少突细胞亚群中，会使用不同的外显子组合。原文也有用蛋白质谱技术对这些外显子的多肽产物进行验证的工作二：悬液质控在收集到新鲜样品之后，可以使用商品化的新鲜组织保护液将样品在24h-48h内从临床运输至实验室进行悬液解离，并通过显微镜、细胞计数仪检测悬液质量。由于全长单细胞对RNA质量要求较高，比较建议悬液活率在85%以上，同时用台盼蓝、AO/PI双染鉴定，并用显微镜仔细观察细胞真实活率、红细胞比例（红细胞在光镜下，可以观察到圆饼状的亮圈，中间有黑色小点，有经验的单细胞实验员可以通过肉眼观察判断出来，而不少品牌的细胞计数仪有可能会把红细胞计算为碎片，甚至检测不到）。另外，现阶段二代单细胞测序，单个样品的数据量大多为100G，可以容纳5000-8000左右的细胞捕获量；而三代测序成本较高，站在节省经费的角度，建议一方面准确的对细胞悬液的浓度进行测定（不可单纯依靠细胞计数仪），来控制上机细胞总数（建议上机不超过1万个细胞）；同时也要结合不同品牌单细胞捕获设备的真实捕获率（这点最好找成熟单细胞科研服务公司来完成）来进行综合判定（建议捕获不超5000个细胞，如果超过5000需要增加三代测序数据量）。三：文库质控单细胞全长转录本测序，只需要一次捕获，拿到一链cDNA之后要立刻进行全长扩增，如下图：因此，就需要将已扩增好的cDNA全长进行质控：如上图，cDNA条带主峰在1-1.5kb左右，下一步可以联系三代测序工厂寄送样品，由他们进行建库测序。但是，也要测序工厂及时反馈三代文库的质检图片，要求文库主峰与cDNA条带主峰一致，方可进行正式的Nanopore上机测序实验。四：单细胞测序剩余样品用于新的科研发现由于现阶段三代全长测序的准确性不够高，考虑到后续验证工作，比较建议在单细胞上机之后，将剩余的细胞样品进行冻存，从DNA、RNA、蛋白三个层面开展后续验证实验：01DNA水平：在我们前期测试中发现，三代原始数据中基因单核苷酸结构变异SNV（RNA层面的SNP、Indel）较多，为了拿到准确的，与DNA层面一致的突变信息，就需要结合DNA层面的检测来共同筛选核心突变。有两种做法：第一：同时将肿瘤患者的外周血和单细胞实验剩下的肿瘤细胞做全外显子测序（两个样品的市场价合计不超5000元），通过 肿瘤组织测出来 的突变 扣掉 自身PBMC 的胚系突变，可以得到体细胞突变，将这些突变 基因位点作为核心突变，利用自动化脚本，提取 三代数据中的原始 reads，这些reads都带有的 Cell barcode信息可以定位到突变所在的细胞与亚群！即可通过拟时序算法分析突变细胞vs非突变细胞的发育分化轨迹。第二：做全基因组重测序（可以根据具体课题决定是否还需收集PBMC），发现拷贝数变异CNV，以及融合基因信息，将这些信息与三代全长进行联合分析。后续分析内容也极为丰富，可以展开多个科研角度的解释。02RNA水平：在三代全长拿到特征性转录本之后，还需要做后续验证，如果序列较少，可以通过5' RACE、3' RACE实验拉全长获得准确序列；如果候选转录本序列较多，也可以通过Pacbio直接做 Bulk 测序（可以混样测一份即可，目的是拿到序列），再结合单细胞全长转录本的特异性表达规律，可以快速、低成本获得这些序列的完整信息，下一步即可通过构建动物模型，开展功能验证工作。03蛋白层面：现阶段的单细胞测序大多是以基因作为靶点，但是从已经发表的上万篇单细胞数据中，也经常发现基因的表达特异性并不强，这个是现阶段单细胞测序需要升级改进的核心关键点。而在真实组织中，基因在不同亚群中使用不同的转录本编码多种蛋白产物。有了单细胞全长转录本技术，也就意味着可以将靶点发现从基因细化为转录本，挖掘转录本的蛋白编码产物。因此，临床转化最核心的一步：膜蛋白层面，可以依靠全长转录本获得一些全新的发现。现有的蛋白质质谱技术无法做到 针对单个细胞进行广泛的蛋白质检测，但是蛋白质的编码序列都是从RNA层面的转录本翻译过来，转录本序列的检测比蛋白质的检测要容易很多。所以，这个里面就依托一套简单的逻辑：从DNA到RNA到蛋白的中心法则，即可做到通过单细胞全长转录本测序，发现亚群特异性转录本，再将转录本序列预测的多肽产物与蛋白质谱打出来的多肽产物进行匹配，发现一条潜在的转录本+编码产物，即为一条新型潜在靶点。其实，在肿瘤新抗原发现领域，这套序列预测+质谱检测的策略已经非常成熟并且较为实用，因此，可以基于中心法则将这套成熟策略转用到单细胞全长转录本发现新型蛋白编码产物领域。总结综上所述，单细胞全长转录本更适合做新鲜样品，整体实验过程并不复杂，基本上现阶段单细胞科技服务类公司都能实现，只需要在几个细节上稍加注意即可。总结下来，单细胞全长测序的本质只是对转录本加了 细胞亚群 的标签，方便从数万条转录本快速筛选到特异性表达的少数转录本。这个并不是一套全新开发的技术，只能算是从DNA到RNA到蛋白的一整套符合中心法则的单细胞多组学的技术方案。在我们前期拜访前沿课题组的过程中，有不少研究员曾想过这样的方法，只是行业内缺乏前人尝试。我们深入思考过这些细节后，发现这套方案从样品的选择、测序实验、数据呈现，均比现阶段的单细胞二代测序更加实用，更加贴近临床转化。从另外一个角度，转录本是基因功能实现的最小细分单位，针对转录本研究的单细胞全长测序，算得上是转录组研究领域的终点站。