基于芯片多通道纳喷离子化技术的单细胞脂质组学工作流程

2023-07-21 18:23:20, 华质君华质泰科生物技术（北京）有限公司

脂质组成的变化在生长、发育、衰老和疾病等生物学过程中至关重要。由于细胞内脂质代谢的高度复杂性和低丰度，现有的单细胞脂质组学方法在灵敏度和特异性方面仍存在一些限制。

Turne 等人（参考文献1）开发了一种基于芯片多通道纳喷技术的单细胞脂质组学工作流程，可以对单细胞中的50多种卵磷脂 (PC) 和鞘磷脂 (SM) 进行高通量定量分析，且能清晰地区分不同谱系或经外源脂肪酸处理过的细胞。此外，该方法还可以检测同一癌症类型的不同细胞系之间脂质的细微差异。

细胞来源：

人肝癌细胞 HepG2 和小鼠成肌细胞 C2C12 来自美国模式培养物集存库，前列腺细胞系 (LNCaP、PC3、DU145 和 PNT1) 由澳大利亚悉尼大学 Andrew Hoy 博士捐赠。

实验仪器：

芯片多通道纳喷源 (TriVersa NanoMate)， SCIEX 5500 QTRAP 三重四极杆-线性离子阱质谱仪。

芯片多通道纳喷源可全自动工作，本研究通过96孔板 (可拓展到384孔板提高通量) 直接注射，进样量10 μL，稳定喷雾时间≥30分钟。

研究团队按照该流程分析并验证了两种不同细胞系中的单细胞异质性，在 C2C12 和 HepG2 单细胞中检测和定量了50多种不同的 PC 和 SM 。

图1、通过荧光辅助细胞分选 (FACS) 获得的50个 C2C12 细胞 (A、C) 和单个 C2C12 细胞 (B、D) 的质谱图。A&B：在正常培养条件下生长；C&D：加入50 μM 二十二碳六烯酸 (DHA) 过夜培养。在单细胞样本中检测到的每种化合物的相对丰度和质荷比与50个细胞样本的结果基本一致。

图2、单个 C2C12 细胞 (A) 和单个 HepG2 细胞 (B) 在两种不同培养方式下检测到卵磷脂 (PC) 和鞘磷脂 (SM) 种类与含量的差异热图，共计56种不同的 PC 和 SM。在不同的细胞系和生长条件下可观察到因细胞异质性引起的 PC 和 SM 差异。

图3、t-SNE 展示了不同细胞和培养方式的单细胞脂质组数据的清晰聚类，表明不同种类和培养条件下的单个细胞存在细胞异质性。

该方法已应用于研究前列腺癌细胞之间脂质代谢的细微差异，表明其具有临床检测的应用潜力。

图4、对四种不同的前列腺细胞系 (癌细胞：DU145、PC3、LNCaP 和非致瘤细胞 PNT1) 进行单细胞脂质组学分析。（A）从四种前列腺细胞系中检测到的十种最丰富的 PC，并以百分比表示，表明不同细胞系之间 PC 种类的异质性。（B）从四个前列腺细胞系的单细胞中检测到50多种不同的 PC 和 SM。（C）四个前列腺细胞系单细胞数据的 t-SNE 聚类分析图。

研究结论

本研究开发了一种可对单细胞中 PC 和 SM 脂类进行高通量定量检测的方法，可应用于细胞表型差异研究。该方法与其他单细胞技术一同使用，可对相似表型的细胞进行近乎完整的多组学分析。该研究推动了单细胞脂质组学的发展，并能显著提高学术界对细胞异质性的认识。

● 更多细节，请参考文献：

Sarah E Hancock, Eileen Ding1, Emma Johansson Beves, Todd Mitchell, Nigel Turner1. High-throughput detection and quantification of phosphatidylcholines and sphingomyelins from single cells by chip-based nanoelectrospray ionization. bioRxiv: Cold Spring Harbor Laboratory. 2022

https://doi.org/10.1101/2022.02.15.479799

欲了解更多应用，敬请联系我们！

电话：010-6439 9978

邮箱：info@aspectechnologies.com

多通道呐喷离子源 TriVersa NanoMate

TriVersa NanoMate 多通道纳喷离子源利用机器人抓取、转移和连接样品与刻蚀于芯片上的400个高度重现的独立喷针，进行全自动的纳升电喷雾质谱分析，实现其他纳喷质谱或常规液质不能实现的功能：

（1）纳升级注射全自动电喷雾直接进样，无需清洗，自动分析达400个样品；零残留、高灵敏度。适于活性物质或代谢物及毒性成分的鉴定解析；对组学分析、ADCs 抗体药物偶联物、非共作用研究特效。

（2）馏分收集，以信号累加方式鉴定复杂基质中的痕量未知物。

（3）在线 nanoLC-MS 接口，可自动感应喷雾电流和堵塞，3秒自动移换喷头，实现无人值守的连续分析，保障超长时间 nanoLC-MS 分析的连贯性、重复性。

（4）表面轮廓分析，以一滴溶剂在中药切片、生物体组织、培养皿、药材、薄层板、MALDI 板等特定表面进行1秒的微萃取，纳升电喷雾质谱检测，实现分子成像和或分布轮廓分析（0.4毫米空间分辨率）。

（5）可升级为 LESA Plus，液滴萃取后，通过六通阀切换萃取液至纳升或微升柱，分离后再纳喷质谱检测。LESA兼容主流质谱厂商（Agilent、SCIEX、ThermoFisher、Waters、Bruker、Shimadzu）各类型质谱仪如 FTMS、Orbi、飞行时间、离子阱、三重四极杆及混联质谱。

持续了解，请关注我们：

华质君的近期文章