瑞典Pixelgen Technologies公司和卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院的研究人員合作開發(fā)出一種技術(shù)，這種技術(shù)能夠以全新的方式繪制單個(gè)細(xì)胞中的蛋白質(zhì)圖譜?，F(xiàn)在，人們不僅能測(cè)定蛋白質(zhì)的數(shù)量，還能測(cè)定它們?cè)诩?xì)胞膜中的分布以及它們之間的相互作用。
這篇題為“Molecular pixelation: spatial proteomics of single cells by sequencing”的論文于2024年5月8日發(fā)表在《Nature Methods》雜志上。
細(xì)胞表面蛋白的空間分布控制著免疫系統(tǒng)的重要過(guò)程，如細(xì)胞間通訊和移動(dòng)。蛋白空間排布的研究通常會(huì)采用熒光顯微鏡或成像流式細(xì)胞術(shù)。這些方法在多重分析和通量方面存在限制，信噪比也會(huì)受到自發(fā)熒光和串色效應(yīng)影響。
為此，瑞典的科學(xué)家們開發(fā)出一種名為分子像素化（Molecular Pixelation，簡(jiǎn)稱MPX）的新技術(shù)。這是一種無(wú)需光學(xué)設(shè)備的方法，利用抗體-寡核苷酸偶聯(lián)物（AOC）和基于DNA的分子像素與固定細(xì)胞中的蛋白質(zhì)靶點(diǎn)結(jié)合，以高度多重的方式檢測(cè)細(xì)胞表面蛋白的排布。
這種分析在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)管中進(jìn)行，無(wú)需制備單細(xì)胞懸液。通過(guò)加入唯一分子標(biāo)識(shí)符（UMI），將空間上靠近的AOC依次關(guān)聯(lián)到局部鄰域，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)排布的空間分析。之后對(duì)生成的擴(kuò)增子進(jìn)行測(cè)序，并根據(jù)單細(xì)胞的數(shù)據(jù)圖形來(lái)推斷蛋白質(zhì)的空間關(guān)系。
研究人員利用靶向免疫細(xì)胞表面蛋白的76種AOC和4種對(duì)照AOC，證實(shí)了分子像素化方法可根據(jù)外周血單核細(xì)胞的蛋白質(zhì)豐度來(lái)生成單細(xì)胞數(shù)據(jù)。UMAP圖像中的細(xì)胞聚類對(duì)應(yīng)于PBMC中的主要細(xì)胞群體，且各個(gè)靶點(diǎn)（如CD19、CD4等）的豐度符合預(yù)期的模式。
作者之一、卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院的Petter Brodin教授表示：“通過(guò)了解蛋白質(zhì)在單個(gè)細(xì)胞中的行為，我們可以更好地研究癌癥和炎癥性疾病。此外，我們還可以利用這種技術(shù)來(lái)評(píng)估新藥及其對(duì)蛋白質(zhì)在細(xì)胞中分布的影響。”
研究人員認(rèn)為，這種方法為單細(xì)胞水平的蛋白質(zhì)組學(xué)研究提供了空間維度。它有望為細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞活化、藥物作用模式、藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)等研究提供新的見解。
此外，分析生成的圖形數(shù)據(jù)特別適合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)。目前，實(shí)驗(yàn)室操作需要2天時(shí)間，且每個(gè)細(xì)胞需要12萬(wàn)條讀數(shù)，以確保生成可靠的空間圖譜。他們預(yù)計(jì)通量會(huì)隨著測(cè)序能力的提高而擴(kuò)展。
Petter Brodin表示，下一步他們打算用分子像素化技術(shù)來(lái)研究癌癥、免疫系統(tǒng)以及蛋白質(zhì)分布會(huì)隨著時(shí)間變化的其他過(guò)程。
“這真是令人興奮，因?yàn)樗鼘閱渭?xì)胞分析開辟全新的可能性，有助于我們了解生物學(xué)過(guò)程，”他說(shuō)。
（文章來(lái)源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-5） | 
