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單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)是解碼細(xì)胞異質(zhì)性和動態(tài)調(diào)節(jié)的強(qiáng)大工具，對深入理解生命過程、揭示疾病機(jī)理、促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)療具有重要意義，因此是蛋白質(zhì)組學(xué)研究不可或缺的重要組成部分。特別是在解析細(xì)胞異質(zhì)性、發(fā)現(xiàn)罕見細(xì)胞亞群、重建空間分布信息、追蹤分化和發(fā)育的動態(tài)變化過程以及為個體化和精準(zhǔn)醫(yī)療提供理論基礎(chǔ)中都發(fā)揮重要作用。
單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)研究雖然前景廣闊，但也面臨著諸多挑戰(zhàn)和難點(diǎn)
單個細(xì)胞中蛋白質(zhì)的量極其有限，常規(guī)質(zhì)譜檢測需要較多樣品量，如何從單細(xì)胞水平獲取足夠的蛋白質(zhì)信號是一大技術(shù)瓶頸。
在單細(xì)胞分選、裂解、蛋白質(zhì)提取等前處理過程中，細(xì)胞和蛋白質(zhì)容易發(fā)生損失或受到外源性污染，影響檢測質(zhì)量。
數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)性及分析難度大
不同實驗室、技術(shù)平臺所獲數(shù)據(jù)差異較大，如何建立數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和批次校正方法以實現(xiàn)結(jié)果的可比較性是一大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)規(guī)模大加之蛋白質(zhì)組高復(fù)雜度，對計算資源和生物信息學(xué)分析能力提出了極高要求。
蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)本身的局限
如不完全酶解、親和性偏差、動態(tài)范圍窄等常見質(zhì)譜檢測問題，在單細(xì)胞水平上會被進(jìn)一步放大。
總之，單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)需要持續(xù)的技術(shù)革新和標(biāo)準(zhǔn)化，才能充分發(fā)揮其解析細(xì)胞異質(zhì)性和揭示生命本質(zhì)的強(qiáng)大潛力。
“nature communications”雜志于2024年3月20日發(fā)布了《One-Tip enables comprehensive proteome coverage in minimal cells and single zygotes》，文章介紹了一種高效的樣品制備與精確的窄窗口數(shù)據(jù)獨(dú)立采集(nDIA)分析無縫集成。One-Tip這種方法大大簡化了樣品處理，能夠從約1000個HeLa細(xì)胞中重復(fù)鑒定>9000種蛋白質(zhì)，每個HeLa細(xì)胞鑒定出3000多種蛋白質(zhì)。這種新方法擴(kuò)展了蛋白質(zhì)組學(xué)的能力，在一系列樣本類型中提供了更大的深度和吞吐量。
同時，該方法簡化了批量蛋白質(zhì)組學(xué)和單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)的樣品制備過程，旨在簡化樣品制備過程，同時保持蛋白質(zhì)組學(xué)分析的深度和準(zhǔn)確性。One Tip在半小時的LC-MS/MS 運(yùn)行中顯示出令人印象深刻的單次注射分析蛋白質(zhì)組深度，從大約20個細(xì)胞中鑒定了5000多個蛋白質(zhì)組和46000多個修飾肽。這一性能超過了目前使用CellenONE精確分離20個細(xì)胞所實現(xiàn)的蛋白質(zhì)組覆蓋率，這可能與96孔板中的樣品損失和轉(zhuǎn)移到LC-MS系統(tǒng)有關(guān)。
OneTip也證明了高再現(xiàn)性和定量精度，具有5-8%的顯著變異系數(shù)，在含有100多個細(xì)胞的樣品中，基于maxLFQ12的蛋白質(zhì)定量的Pearson相關(guān)性超過0.99。盡管工作流程簡單快捷，但當(dāng)與我們在Orbitrap Astral質(zhì)譜儀上的窄窗口DIA方法相結(jié)合時，具有1000個細(xì)胞的OneTip的分析性能可與使用更復(fù)雜的方法一一蛋白質(zhì)聚集捕獲(PAC)制備的大塊蛋白質(zhì)組學(xué)樣品相媲美。
去年已有文章證明Uno Single Cell Dispenser™ 可用于單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)分析，由于儀器的特殊設(shè)計允許安裝一盒Evotips，作者實現(xiàn)了將Uno與One Tip工作流程整合進(jìn)行了單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)分析和并經(jīng)過了多次測試。Uno單細(xì)胞分液儀和One Tip是一種經(jīng)濟(jì)實惠的方式，可以替代當(dāng)前使用一些昂貴的工作流。
作者的結(jié)果表明，在蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域，One Tip工作流程實現(xiàn)的分析深度優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)工作流程。它的簡單性、用戶友好性和可擴(kuò)展性使其非常適合各種實驗設(shè)置，從單細(xì)胞分析到批量蛋白質(zhì)組學(xué)。這種方法有效地消除了在樣品制備階段對復(fù)雜方法、特定設(shè)備和專業(yè)蛋白質(zhì)組學(xué)專業(yè)知識的需求。因此，One Tip工作流程大大彌合了蛋白質(zhì)組學(xué)和生物學(xué)之間的差距，簡化了LC-MS分析，使其更易于訪問，并與更廣泛的生物學(xué)應(yīng)用兼容。該工作流程適用于cellenONE和Uno等平臺，增強(qiáng)了其多功能性。
此外，One Tip能夠分析多種樣本類型，包括流式分選的細(xì)胞、人類植入前胚胎、稀有細(xì)胞群和組織切片。這與較小的細(xì)胞類型特別相關(guān)，如T細(xì)胞，在T細(xì)胞中，由于其與蛋白質(zhì)含量相關(guān)（每個細(xì)胞約25pg），預(yù)計會鑒定出較低數(shù)量的蛋白質(zhì)。對于這種細(xì)胞，單細(xì)胞分析可能提供有限的生物學(xué)見解，而“One Tip”工作流程提供了一種有效的替代方案。這種適應(yīng)性使One Tip成為現(xiàn)代蛋白質(zhì)組學(xué)武器庫中的一個有價值的工具，實現(xiàn)了更具包容性的樣本分析方法，并促進(jìn)了對各種生物系統(tǒng)的更深入理解。
（文章來源：mp.weixin.qq.com/s/JGI1pw2RIoQqSA8sgyJJRw）
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