细胞跨定仪

近日，有消息称鸿星尔克投资了某单细胞测序公司。事实上，是鸿星尔克旗下荣盛投资参与了德运康瑞的1.3亿元人民币A轮融资（荣盛投资跟投900万）。荣盛投资是由鸿星尔克品牌创始人吴荣光创立，专注于投资通过持续支持和投资可以改善人们生活的、具有革命性创新技术的生物医药公司，从而推动生命科学领域的发展。德运康瑞成立于2020年，是一家以“全链条单细胞多组学技术”为支撑的生物科技企业，依托自主创新的“单细胞富集与检测、单细胞测序、单细胞生信分析”平台，提供单细胞全场景应用解决方案。该公司通过创新上游方法学，成功突破了现有以10x Genomics和BD为代表的国际单细胞测序技术的泊松分布原理限制，有望打破国外技术的垄断局面，并助力这种精准医疗的颠覆性技术早日应用于科研、生物制药和临床等领域。该轮融资将用于加速公司多款单细胞测序技术平台（Paired-seq，Digital-seq，和Well-paired-seq）的深度研发与商业化推广落地，并通过在肿瘤、优生优育、以及生物制药领域的合作，持续挖掘基于单细胞技术的精准医疗应用潜力。德运康瑞创始人杨朝勇教授是全球最早参与开发单细胞测序核心技术和元器件的资深专家之一。杨朝勇表示：“在世界前沿科技领域，靠简单模仿国外技术的策略，往往难于获得持续发展动力并在国际竞争中立足，尤其在中国企业走向国际化和资本市场的过程中，也会面临专利上的挑战和各种风险。坚持自主创新发展模式，才有望实现中国在关键技术领域解决“卡脖子”问题，并实现超越。”德运康瑞CEO李嘉成表示：“非常感谢投资人对德运康瑞的认可和信心。本次融资后，会加大公司单细胞测序技术研发与商业运营上的投入，加快在不同应用领域的合作，推进单细胞技术在包括临床在内的不同应用场景上的数据积累。我们也即将在苏州工厂生产体系认证完成后，先期启动RareCaSt单细胞富集与检测产品的临床报证。公司还将陆续在主要中心城市建立实验室，创新性地开展一系列前所未有的基于单细胞的精准医疗应用探索，而此类用中国智慧造福人类健康的引领性工作，也是很多临床专家非常期待的事情。”单细胞测序作为可以高效检测不同细胞中基因异质性表达的工具，未来在疾病精准研究与治疗方面将具有十分广阔的应用前景。单细胞测序技术可以用于癌症、辅助生殖以及免疫学等领域，如研究癌症起因和治疗、检测胚胎是否携带遗传缺陷的基因、精确检测单个免疫细胞的遗传物质及理解机体复杂的免疫机制等。鸿星尔克投资集团选择投资单细胞测序公司，说明十分看好单细胞测序未来的发展前景和利润空间。BCC Research的一项分析报告指出，2014年全球单细胞分析（Single-cell Analysis）的市场达5.4亿美金，预测将从2015年的6.3亿美金增长到2020年的16亿美金，复合增长率达21%。鸿星尔克投资旗下荣盛投资表示：“我们非常看好德运康瑞在单细胞测序领域的前景，其单细胞测序技术平台是国内少有的从源头创新实现突破，拥有自主专利，打破国外垄断局面并有机会实现赶超。非常荣幸能跟杨朝勇教授和李嘉成总经理为首的德运团队合作，将持续支持德运康瑞打造成为单细胞技术平台型公司，引领单细胞技术向临床市场迈进。”

近日，大连化物所分子探针与荧光成像研究组（1818组）徐兆超研究员团队利用“缓冲”策略，发展了细胞内脂滴动态识别荧光探针LD-FG，该探针具有优异的光稳定性，可在空间超分辨成像的基础上实现高时间分辨率和长时间稳定成像，从而发现了多种新的脂滴动态过程。　　脂滴是维持脂质和能量稳态的关键细胞器，由中性脂组成的内核及包裹其外的单层磷脂组成。脂滴表面分布着多种蛋白，以调控脂类的储存、代谢及脂滴运动。越来越多的研究揭示，脂滴具有更多的生理功能，例如抗菌免疫能力、促进药物积累和激活能力、内核膜代谢能力、与其他细胞器相互作用以交换营养分子、作为癌症和衰老大脑神经认知功能障碍的标志物等。尽管对脂滴功能的机制缺乏研究，但已证实这些功能与脂滴生命周期的动态密切相关。揭示脂滴的动态有助于研究脂滴的功能机制和发现新的功能。然而，脂滴的数量、位置、大小和组成在细胞之间甚至在同一细胞内可能会有很大差异，脂滴的生命周期、时间和位置上也通常不可预测且难以观察。此外，这些事件在脂滴生命周期中的发生率仍然未知。这种细胞异质性和不可预测性要求用于探测脂滴动态的成像技术不仅具有对脂滴的识别能力，更需要具有较好的空间和时间分辨率，以及长时间的的稳定成像能力。　　超分辨荧光成像可突破衍射极限实现最高可达单分子的空间分辨，但荧光团易光漂白而迅速淬灭的问题使得超分辨荧光成像一直面临着时间分辨率低和成像时间长的挑战。因此提高荧光团的光稳定性是超分辨荧光成像面临的前沿问题。　　本工作中，徐兆超团队提出了“缓冲荧光探针”（buffering fluorogenic probe，BFP）的策略来解决脂滴动态成像中光稳定性的问题。“缓冲”策略（buffer strategy）是指在成像过程中，脂滴内部光漂白的荧光探针被外部周围新的和完整的荧光探针有效取代，即荧光探针交换速率大于漂白速率时，即可确保脂滴成像的光稳定性。该策略要求探针在脂滴外部时处于荧光淬灭的状态，并且在脂滴外具有较高的浓度以保证足够的缓冲能力。LD-FG有适中的脂溶性保证了既有足够的分子对脂滴进行荧光染色，同时又有足够比例的分子在脂滴外作为缓冲池。缓冲池不仅可以快速补充脂滴中的光漂白探针，保证了长时间荧光成像的光稳定性，还可以及时染色细胞中的新生脂滴，并接收脂滴减小或消亡中释放到外部的探针。　　基于LD-FG优异的光稳定性，团队借助结构光照明显微镜对脂滴的多种动态过程进行了高时空分辨率的成像，首次发现了两种新的脂滴融合模式，包括多个脂滴的同时融合和线粒体介导的融合；揭示了细胞不同区域和不同细胞之间的异质性；提出脂肪细胞分化过程中脂滴成熟的新模型，即首先进行快速脂滴融合，接着是缓慢成熟步骤；首次在细胞中观察到融合过程中的哑铃形中间形态，证明聚结（coalescence）并不像以前知道的那样罕见，而是在细胞中无处不在的。　　作为最小的生命单元，细胞是含有细胞器、分子复合物和功能单分子的多体系、跨尺度的复杂系统，不同尺度单元又根据其位置、结构、运动、浓度以及与其他功能单元的动态相互作用，精确、有序和协调地执行复杂多样的细胞功能，这使得细胞具有个体与系统性相统一、异质性、高度动态、不确定性等多种特征。团队期望“缓冲荧光探针（BFP）”的策略可以在未来用于开发针对更多不同细胞内生物靶点的光稳定探针，最终实现细胞内生物分子全景超时空分辨动态成像。　　相关成果以“Stable Super-resolution Imaging of Lipid Droplet Dynamics through a Buffer Strategy with a Hydrogen-bond Sensitive Fluorogenic Probe”为题，于近日发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。该工作的第一作者是大连化物所1818组博士研究生陈婕和博士后王超。该工作得到国家自然科学基金、大连化物所创新基金等项目的资助。

p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "strong仪器信息网讯/strong span style="text-indent: 2em "2020年，美国质谱学会（American Society for Mass Spectrometry, ASMS）将质谱界内“最高荣誉”之一的Biemann奖章授予了威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授 （https://labs.wisc.edu/gelab/），以表彰其应用基于高分辨率质谱的top-down蛋白质组学技术在心脏疾病研究领域所做出的重大贡献。该奖项是对质谱先驱—Klaus Biemann教授的纪念，表彰获奖者个人在其学术生涯的早期就在基础和应用质谱领域获得显著成就，因此该奖项的获得者均为中青年的杰出科学家。strongBiemann奖章自1997年颁布以来共授予了24位科学家，作为2020年的奖项获得者，葛瑛教授既是该奖项自颁布以来的第七位女性科学家，也是该奖项历史上第三位获得此荣誉的华人学者。/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "葛瑛本科毕业于北京大学化学学院，毕业后赴美国康奈尔大学攻读博士学位。她基于top-down的蛋白质组学研究也起始于博士求学期间，彼时她师从Fred W. McLafferty，后者提出了著名的strong麦克拉弗蒂重排反应/strong，也被喻为质谱界泰斗。葛瑛在博士毕业后做出了一个与多数科研学者不同的抉择，她决定先加入美国惠氏制药(后并入辉瑞制药公司)从事药物研发工作，这段工作经历需要她与不同研究领域的工作者合作完成研究内容，也让她切身感受到了交叉学科研究模式的可行性和高效性，更为她日后赴任高校开启交叉学科的研究之路“凿”开了一道光。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "葛瑛团队突破了传统化学、生物学和医学的界限，利用高分辨质谱技术和top-down方法开展蛋白质组学研究，并通过新的方法策略获得了对心脏疾病等病理学研究的新颖洞见。仪器信息网近期采访了这位优秀的女性质谱工作者——威斯康星大学的葛瑛教授，与她进行了深入的交谈，探寻她光环加身的科研成果背后有何奥秘。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 450px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/50b38277-e0d1-4e19-92d0-ffef8ecafdd6.jpg" title="葛瑛.jpg" alt="葛瑛.jpg" width="300" height="450" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "威斯康辛大学麦迪逊分校细胞与再生生物系及化学系教授 葛瑛/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong以质谱为中心的技术开发/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "翻译后修饰的蛋白质(PTMs)在许多关键细胞中发挥着重要作用，因此对蛋白质组进行全面的分析，对于解释分子作为一个系统如何相互作用，以及了解细胞系统在健康和疾病中的功能至关重要。当前蛋白质组学的质谱分析主要有bottom-up(自下而上)和top-down（自上而下）两种方法，Bottom-up是传统的手段，它将蛋白质的大片段混合物消化/酶解成小片段的肽后再进行分析，是在蛋白质组学的研究中广泛使用的一种质谱技术，但该方式无法取得与PTMs之间相关联系的信息。而Top-down技术则不再需要酶切的过程，可以直接对完整的蛋白——包括翻译后修饰蛋白以及其它一些大片段蛋白测序，而非仅仅针对多肽，这就使得与翻译后修饰相关的信息能最大程度的保存下来。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "基于top-down质谱技术的蛋白质组分析是表征完整蛋白质组的新兴手段，它可以对来自于全细胞或组织裂解液的复杂混合物中的完整蛋白进行快速、灵敏的分析，提供一个系统、定量的蛋白质评估。然而，由于蛋白质组的高度复杂性和动态性，蛋白质组学的分析依然面临着巨大的挑战。比如蛋白质难溶于水、新的蛋白分离纯化方法有待探索以及根据top-down获得的数据来确定蛋白特性和有效翻译后修饰蛋白质的计算机工具十分匮乏等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "因此葛瑛团队就蛋白质组学分析面临的难题开展了系列研究，首先便是蛋白质溶解度的问题。在蛋白质的分析过程中，为了有效地从细胞或组织中提取蛋白质，提取缓冲液中通常含有表面活性剂，但是传统的表面活性剂与质谱不相容，它们通常存在极大的抑制蛋白质的质谱信号，因此在质谱分析前要先除去表面活性剂。基于此，葛瑛团队创造性地合成了可光降解的表面活性剂Azo，Azo的功能与常规表面活性剂非常相似，但却在表面活性剂分子的中间加入了可以通过简单紫外线照射被破坏的化学键。在进行质谱分析之前，可以通过暴露于光来裂解键，这样Azo就会分裂，仅留下蛋白质分子。葛瑛说到：“Azo能够对整个蛋白质进行有效的质谱分析，开辟了研究膜蛋白质的新道路。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "其次，针对完整蛋白质色谱分离法并不完善的问题，葛瑛团队发展了一种新型的多维色谱法——在线HIC/MS（疏水性相互作用色谱质谱）分析方法，用于在非变性模式下高分辨率分离完整蛋白，展示了该方法在Top-Dwon蛋白质组分析的潜力。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "不仅如此，针对难以使用质谱检测低丰度蛋白质等难题，葛瑛团队研发了新型纳米材料用于富集蛋白质，实现了利用top-down质谱法富集、鉴定、定量和表征完整的磷酸化蛋白。近日，葛瑛教授团队和威斯康星大学麦迪逊分校化学系金松教授团队合作的研究成果发表于自然子刊《自然· 通讯》，团队开发了基于纳米材料的蛋白质组学新方法，将功能化的超顺磁性纳米颗粒（NPs）与自上而下蛋白组学质谱分析结合，在有效地从血清中富集心脏肌钙蛋白I（cTnI）（cTnI是一种心脏疾病的生物标志物）的同时也能很好的去除血清白蛋白。该研究成果将在蛋白组学研究上得到广泛的应用，有助于揭示cTnI的分子指纹图谱，便于精准医疗研究。a href="https://www.nature.com/articles/s41467-020-17643-1" target="_blank" style="color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 32, 96) "（原文链接：《Nanoproteomics enables proteoform-resolved analysis of low-abundance proteins in human serumspan style="color: rgb(0, 32, 96) text-indent: 2em "》）/span/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "此外，对于top-down数据分析工具开发不足的问题，其团队开发了综合软件工具MASH Explorer软件，实现了不同质谱厂商的数据统一分析，并结合了多种用于反卷积和数据库搜索的算法，以进一步推动top-down蛋白质组学在生物医学研究中的发展。span style="color: rgb(0, 32, 96) "（软件免费下载 /spana href="https://labs.wisc.edu/gelab/MASH_Explorer/index.htm" target="_blank" style="color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 32, 96) "https://labs.wisc.edu/gelab/MASH_Explorer/index.htm/span/aspan style="color: rgb(0, 32, 96) "）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "在不断钻研的基础上，葛瑛团队进一步将其开发的方法应用于生物医学等问题的研究上，比如在正常和患病条件下建立心脏肌丝蛋白修饰的图谱，探究其调节心脏和骨骼肌收缩力的功能结果，以及利用蛋白质组学和代谢组学等综合研究方法评估干细胞疗法治疗心力衰竭的功效，并了解心脏再生过程中的信号传导机制。她在心脏生物学领域取得了重要发现，例如，其团队确定了心肌肌钙蛋白I的磷酸化和肌动蛋白同工型转换是慢性心力衰竭的潜在生物标记。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong跨界要知己知彼/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "从上文不难看出，葛瑛的研究内容不仅跨越了化学、生物学和医学的传统界限，更创造性地将其在生物化学方面的专业知识与医学相结合，获得了对心脏疾病等病理学研究的新颖见解。“科学界越来越多的人认识到，一个领域内真正的突破，很多时候来自于这个领域之外，来自于其它领域科学家的研究成果。也就是人们经常所说的‘跨界’研究。” 葛瑛说道：“从另外一个‘视角’去解决问题，往往能得出意想不到的结果。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "交叉学科很热门，但研究难度也不小。如何克服跨领域探索的挑战？笔者向葛瑛抛去这个问题。结合其自身的经历，在跨领域的学习过程中葛瑛一直积极地、努力地保持着好奇心，在不同的专业领域积蓄知识和力量。葛瑛表示：“随着长期对一个研究方向的不断深入，自然需要不断扩展，我当时进行跨界研究的契机是在加入麦迪逊医学院组建蛋白质中心后，开始有很多机会与生物学家以及医生合作，这就需要我去学习更多的知识，包括阅读其他领域的文献，跨领域沟通研究等等。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "“另外，想要真正深入了解一个科研领域，也必须要找到对应的‘圈子’，并且要知己知彼。”葛瑛分享了一段故事：“当我准备利用系统生物学方法深入了解心脏病等研究时，我阅读了上千篇心脏医学的文章，去参加该领域的学术研讨会，不断地扩充我的知识，有一次在一场心脏学会研讨会上，我遇见该领域的一位‘大伽’，并主动上前与他交谈，过程中他提到看过我发表的关于心肌钙蛋白的文章，对我赞誉很高，借那次机会，他推荐了多位医学领域的学者给我认识，也为我后来进行跨界研究提供了资源和平台。这是我认为很重要的一点，跨界，你必须要知己知彼。当然我很幸运能够得到多个领域（质谱，蛋白质组学，色谱 和 心脏学会）的前辈和朋友们的大力支持， 非常感激。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "对科学研究来说，跨界是必然的，而当跨界研究的时候找到一个突破口也十分必要。葛瑛的团队是多元化的，既有生物学、化学方向的学生，也有医学方向的学生。围绕课题组的两大主要方向，技术开发和生物医学研究，化学系的学生以发展技术为中心，最终落地到应用上，而生物系的学生以研究一种疾病为中心展开课题。此外，课题组实验室的设置也同样多元化，一层楼里有化学实验室、生物工程实验室和临床实验室，这样的环境也为组内的学生提供了跨界沟通、交流和合作的机会与平台。“我们实验室已经不是单纯的化学实验室或生物实验室，某种意义上我们可以称为‘交叉研究中心’。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "采访的最后，葛瑛也表示，不管从事的是化学研究还是生物学研究，最终都是想要解决生命科学的问题，因此质谱技术也好，生物医学应用也好，团队都希望能更好地实现精准医学，最终造福人类。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "br//pp style="text-align: right text-indent: 2em line-height: 1.75em "采访编辑：万鑫/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "后记：/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "当下时代的科学研究已经不仅仅需要培养“标准型人才”，更多的创新成果和研究领域的成长点都发生在领域的边缘或几个不同领域的交界处，因此，越来越需要像葛瑛这样掌握各种知识的研究学者。与此同时，科研学者如果能够自由发挥，把自己培养成“非标准型人才”，也许更利于将来的创新研究。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai"点击图片了解葛瑛团队更多内容：a href="https://labs.wisc.edu/gelab/" target="_blank" style="color: rgb(0, 32, 96) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 32, 96) "https://labs.wisc.edu/gelab//span/a/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/span/pp style="text-align: center"a href="https://labs.wisc.edu/gelab/" target="_blank"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/a7c8ff9b-cf8b-40b8-bcf2-b2a9d68a1b5a.jpg" title="葛瑛团队.jpg" alt="葛瑛团队.jpg"//a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai"/spanbr//p