德国马克斯•普朗克生物化学研究所Matthias Mann团队近日发表的最新文章显示其团队在单细胞蛋白质组学领域取得重大突破，实现了在真实的单细胞水平的定量蛋白质组学分析，单细胞蛋白质组学可帮助解决细胞生物学和单细胞病理生物学中的重要问题。

 

蛋白组学和RNA在单细胞水平测定显示出很大差异，这意味着转录水平和蛋白水平的调控机制具有明显差别。因此，单细胞蛋白组学分析为定量生物学提供很好的补充信息。

 

与单细胞转录组相比，单细胞蛋白质组学数据显示出更稳定的细胞核心蛋白质组，使定量单细胞蛋白质组学具有了更深层次的意义。

 

2021年1月5日美国比尔里卡和丹麦欧登塞——布鲁克与Evosep宣布改造版的timsTOF Pro质谱仪与Evosep One低流量色谱系统联用，在高灵敏度、真单细胞定量蛋白质组学方面取得了重大进展。

 

德国马克斯•普朗克生物化学研究所Matthias Mann团队在最新的论文中对这项技术进行了详细的阐述，目前该论文可在预印本网站阅读全文https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.22.42.423933v1。该研究采用流式细胞荧光分选技术（FACS）选择单个HeLa细胞并进行单细胞蛋白质酶解，实现了真正单个细胞的蛋白质组学研究，单个细胞可鉴定超过1500个蛋白，从而获得深度蛋白质组学分析结果，如此出色的灵敏度就是通过采用创新技术的Evosep-timsTOF实现的。

 

在Evosep One系统上，两种全新超低流量方法可提供100nL/min的洗脱梯度，与1µL/min的梯度相比，其灵敏度大约提高10倍，这与理论的预期相符。这些使用Whisper™技术的纳流方法与其他Evosep One方法相比同样具有高通量优势，每天能分析20或40个样品。这些方法使单细胞分析变得稳定可靠，并实现了在同一根色谱柱上完成420个单细胞分析，进行药物干扰细胞周期的蛋白质组学研究。

 

布鲁克对多个关键部件进行了重新设计和硬件改造，打造出了一个全新的timsTOF质谱平台，这对实现真实单细胞蛋白质组学分析至关重要。改造后的timsTOF平台与新开发的dia-PASEF®1扫描模式相结合，几乎所有的肽段都能被质谱采集到，研究结果进一步证明数据非依赖分析（DIA）对LC短梯度或极低丰度样品（例如单细胞）的分析优势。即使对于单细胞分析，在全新Evosep–timsTOF工作流程中，定量重现性仍然很高。

 

论文作者利用单细胞RNA测序技术对两种不同方法进行深入比较，希望能够区分蛋白质组和转录组之间的技术差异和基本生物学差异。研究表明，单细胞组学有稳定的核心蛋白质组，同时具有足够的蛋白质鉴定丰度能进行有意义的定量分析。而转录组似乎表现得更加随机，这可能是由于每个细胞中mRNA转录的拷贝数较低造成的。

 

该论文的主要作者马克斯•普朗克生物化学研究所Matthias Mann教授说：“真正单细胞蛋白质组分析在灵敏度和稳定性方面时机已经成熟，现在我们可以将大规模地进行单细胞蛋白质组学分析变成一项常规的分析，并在单细胞水平定量分析细胞状态以揭示新的细胞生物学信息。Evosep One和timsTOF Pro是实现大规模真实单细胞蛋白质组学研究的关键，他们将成为在单细胞蛋白质组水平进行生物标记物发现和定量工作最适宜的平台。”

 

布鲁克蛋白质组学副总裁Gary Kruppa博士指出：“我对这种新的真实单细胞定量蛋白质组学技术出现感到很兴奋。这是timsTOF平台达到新高度的一个很好证明，同时dia-PASEF方法将为细胞生物学带来新的突破。我们预计在2021年下半年向单细胞蛋白质组学早期合作者提供这项全新的、具有超高灵敏度的timsTOF技术，同时我们计划在2022年将其全面商业化。”

 

该研究的共同作者，Evosep应用程序主管Nicolai Bache博士总结说：“这种强大的单细胞分析是实现临床蛋白质组分析和临床数字病理学的重要一步。我们非常高兴Evosep One能够为这一充满希望的新领域做出重要贡献。”