最新报道！第17届US HUPO年会——单细胞蛋白组学前沿进展

随着二代测序技术的持续发展，单细胞基因组和转录组研究突飞猛进，使学者们对细胞认识的分辨率大大提高。然而仅依靠单细胞的基因组和转录组数据，对理解细胞在人体复杂环境中的表型和功能还远远不够。蛋白质作为细胞内生物功能的直接执行者，通过蛋白质及其翻译后修饰的动态变化，可以感知并响应几乎所有外在和内在的刺激，从而影响整个生命体的功能和状态。因此单细胞蛋白质组受到研究者们越来越广泛的关注，是目前及未来重点研究的热点之一。

细胞是生命活动的基本单元，细胞的精确分型是理解细胞在生理和病理过程中功能的先决条件。传统研究手段是针对细胞群体进行分析，获得大量细胞的平均化结果，无法区分不同细胞个体对于样品异质性的精确贡献值，从而忽视或掩盖了单细胞的个体差异。

单细胞蛋白质组能够帮助科学家解构细胞亚群并推断蛋白丰度关系。通过单细胞蛋白质组学分析可以区分不同肿瘤细胞的分子分型，相较于传统的病理组织分析技术更加精细准确，对于理解疾病的发生发展具有重要的意义。另外，一些生物学样品由于稀少，单细胞技术是唯一可以对其进行研究的技术。因此单细胞蛋白质组将会是必要的手段，对于组织亚结构研究、胚胎发育等研究具有重要的生物学意义。

HUPO国际大会（Human Proteome Organization World Congress）是全球蛋白质组领域的盛会，也是蛋白质组领域最高规格的学术大会，第17届US HUPO年会于2021年3月8-12日在美国如期召开，受到疫情的影响，今年采用“线上会议”形式举办。

US HUPO会议主题为：从单细胞到系统生物学的蛋白质组学在健康和疾病中的应用（Proteomics from Single Cell to Systems Biology in Health and Disease），共设有14个主题分坛。今天追踪报道 “单细胞蛋白质组学“最新前沿技术突破及在未来应用价值。

“单细胞蛋白质组学”主题由单细胞蛋白组学的领军人物——美国东北大学的Nikolai Slavov教授主持，该研究者采用Minimal ProteOmic sample Preparation (mPOP)样本处理和TMT标记方法，优化了单细胞蛋白质组（SCoPE-MS)的实验流程，进而对单个哺乳动物细胞进行质谱分析，量化细胞分化过程中的单细胞蛋白质丰度和异质性。

会议上，西北太平洋国家实验室环境分子科学实验室Ryan T. Kelly教授就“single cell proteomics:unlocking the proteome one cell at a time”主题进行报告，分享了基于芯片的纳升级微量液滴蛋白处理系统nanoPOTS（Nanodroplet Processing in One Pot for Trace Samples），以及最新的全自动化autoPOTS系统，可处理极少的生物样品（少到10个细胞），且处理效率高，样本损失最小。该平台为小型细胞群体和临床标本（例如用于表征组织或细胞异质性的组织切片）的许多潜在生物医学应用提供了可能。

国内单细胞蛋白质组学分析研究领域也取得了突破性进展，浙江大学方群团队联合北京大学黄超兰团队将“微流控液滴技术与蛋白质组分析技术”相结合，发展了一种微型化的油-气-液“三明治”芯片及相应的纳升级液体操控和进样方法，能够在原位静态的纳升级液滴中完成多步样品前处理操作，并且实现了将液滴样品直接高效地注入到色谱分析柱内完成后续的液相色谱分离与质谱检测。

参考文献：

[1] SCoPE-MS: mass spectrometry of single mammalian cells quantifies proteome heterogeneity during cell differentiation. Genome Biol. 2018.

[2] Single-cell proteomic and transcriptomic analysis of macrophage heterogeneity using SCoPE2. Genome Biol. 2021.

[3] Nanoliter-Scale Oil-Air-Droplet Chip-Based Single Cell Proteomic Analysis. Anal Chem. 2018.