“赛鹰”单细胞蛋白质组平台:实现单细胞精准捕获与高深度蛋白定量

2025-04-28 10:15:41, omicsolution 上海易算生物科技有限公司




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单细胞蛋白质组学是揭示细胞异质性和细胞间相互作用的重要工具,但传统方法受限于样本微量和质谱灵敏度不足,每个细胞检测到的蛋白有限。此外,分选目标细胞困难,难以针对特定状态或细胞互作进行分析。这些因素极大阻碍了前沿课题的单细胞深入研究。


针对上述难题,浙江大学方群教授团队研发了“赛鹰”单细胞蛋白质组平台。平台集微流控单细胞操控、实时显微监测、纳升级样本处理和高灵敏质谱检测于一体,研究人员仅需设定简单指令,平台即可自动完成单细胞捕获、样品制备、色谱分离、质谱检测和数据分析的全过程,实现真正意义上的“所见即所得”单细胞分析


该平台广泛适用于肿瘤异质性研究、免疫细胞相互作用、干细胞分化、生殖发育和神经科学等领域。






赛鹰平台实现单细胞(对)捕获、监测和深度蛋白质组分析的完整流程

近期,利用赛鹰平台,浙大研究团队首次实现了免疫细胞与癌细胞“一对一”配对互作的单细胞蛋白质组分析。平台在显微镜下精准捕获配对细胞并实时监测互作过程,最终以极低损伤回收细胞用于蛋白质组检测。该成果已发表在Advanced Science期刊。



目前,赛鹰平台单细胞蛋白定量深度已超过5000种蛋白质,使细胞功能的异质性研究进入全新阶段。作为该平台官方商业合作伙伴,易算生物正协助将这项科研成果转化落地,提供从仪器到数据的全流程服务赋能科研用户。


一、平台技术亮点



01
精准单细胞捕获与配对


平台采用显微成像引导结合探针微操控的方式实现对单个细胞的精确分选和捕获。传统的单细胞捕获往往靠随机分配碰运气般地捕获细胞;相比之下,赛鹰采用微流控集成的毛细管探针,像吸管一样将目标细胞定向吸附以获得目标细胞。


不仅如此,平台实现了95%以上的单细胞配对成功率,特别适合免疫细胞与肿瘤细胞配对等复杂细胞互作研究,为下游蛋白质组分析提供高度可靠的样本。


02

实时监测与无损回收



平台配备实时成像模块,可持续监测单细胞或细胞对的形态及功能变化。例如,研究者将NK细胞和肿瘤细胞配对培养,实时拍摄它们互动过程:NK细胞攻击肿瘤细胞、肿瘤细胞被杀死后出现绿色荧光等,一系列现象都被完整记录.完成培养和监测后,目标细胞可被无损地回收用于蛋白质组分析,不会对细胞活性造成影响。


03
单细胞蛋白定量深度突破


赛鹰平台将每个细胞的蛋白质组学信息挖掘到前所未有的深度。通过优化的纳升尺度样本制备和高灵敏质谱分析,单个细胞可定量检测5000+种蛋白此前团队在2024年报道中,单细胞蛋白鉴定数已达到3000种;而赛鹰平台作为升级方案,结合最新一代质谱,进一步突破了鉴定深度的瓶颈。



不同尺寸A549细胞各取若干;共取了24种不同样品(+1个A549标准品对照)测试。采用Vanquish Neo(15cm Aurora色谱柱),FAIMS+Astral(赛默飞标准SCP方法);数据分析Spectronaut(19.5 directDIA+,swissprot human 20K蛋白,BGS Default)


零帧起手,Nature Methods结果轻松重现,来自赛鹰的单细胞奇妙旅程

龙年巨献第一篇:浙江大学方群团队最新研究Nat Commun亮相 | PiSPA技术在单细胞蛋白质组领域实现3000+PG新高度


04

严格的污染控制与数据产出



平台具备快速清洗系统,有效防止外源蛋白污染与交叉污染。

单细胞蛋白质组解读之 污染蛋白

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同时,内置全面的背景蛋白数据库(包括培养基、血清、角蛋白等常见污染源),可自动标记并在数据处理中去除污染蛋白,确保最终数据的精准度和可信度。


赛鹰平台配备专业的数据分析方案,集成数据预处理、UMAP降维聚类、Marker标志物识别、功能通路识别等功能,直观地揭示细胞群体中的功能差异、状态转变以及亚型特征。





二、应用案例



免疫细胞-肿瘤细胞单细胞配对分析

Advanced Science发表:利用赛鹰平台揭示了免疫细胞杀伤肿瘤的蛋白质组学机制。研究中,单个自然杀伤细胞(NK)与单个人白血病细胞(K562)被精准配对并进行实时显微观察。当NK细胞识别并摧毁肿瘤细胞后,回收这一NK-K562细胞对,分别提取其蛋白质组进行分析。


赛鹰平台出色的单细胞处理能力确保整个过程中细胞存活且互作真实发生。质谱结果发现,NK细胞在杀伤后分化出功能各异的亚群,其蛋白表达谱出现明显差异,揭示了免疫杀伤过程中的功能分工。



例如,有的NK细胞富集了粒酶和穿孔素等细胞毒性分子,而另一些则上调代谢调控蛋白,以满足杀伤活性提高的能量需求。这种蛋白质组差异还帮助鉴定出潜在的作用标志物,例如某些信号通路蛋白在高效杀伤的NK细胞中显著上调,可望成为评估NK细胞功能状态marker。


该研究证明了赛鹰平台在解析细胞相互作用独特优势。



不同状态肿瘤细胞的单细胞异质性

赛鹰平台的一项内部研究。


研究者捕获了包括正常存活的肿瘤细胞(根据大小和形态分为Large、SCP、Diff、Tiny等亚型),以及发生凋亡的死亡细胞及其细胞碎片。


通过对数十个单细胞样本进行深度质谱检测,结合UMAP降维聚类,清晰地将活细胞与死亡细胞/细胞碎片区分开来。



死亡细胞及其碎片在蛋白质组水平与活细胞显著不同,印证了细胞死亡会引发大量蛋白质的降解和释放。而在所有存活的肿瘤细胞内部,不同形态/大小的细胞也呈现出一定程度的异质性。


例如,大体积肿瘤细胞(Large)富集了更多与蛋白合成和降解相关的通路,这可能反映其更高的生物合成需求。而小细胞(tiny)和团块细胞(diff)则呈现各自不同的功能蛋白表达特征。这些通过单细胞蛋白质组挖掘出的差异,在传统群体水平的实验中往往难以观察。







三、易算方案



目前“赛鹰”平台已和易算生物合作,面向全国科研用户进行产品化推广,并为科研用户提供多样化支持服务:

平台销售及安装培训

针对有条件开展单细胞蛋白质组学研究的单位,易算生物提供整套硬件销售,包括微流控单细胞操控工作站和质谱联用方案。专业工程师团队负责安装调试,并对用户进行全面培训,掌握单细胞捕获、样本制备及仪器操作流程。


委托实验与技术支持


研究者只需提供样本,易算生物和赛鹰技术团队即可代为完成单细胞分选、质谱上机检测等环节,按照标准流程获取高质量的数据。整个过程中,易算生物专家与用户密切沟通,针对实验设计、参数优化等提供咨询建议,确保实验方案契合科研目标。


数据分析与挖掘


借助丰富的生信经验,易算生物为客户提供专业的数据分析服务。包括基础的数据质控、定量结果输出,以及深入的生物学挖掘(差异蛋白筛选、通路富集、单细胞聚类和Marker鉴定等),帮助用户从海量蛋白质组数据中提炼关键发现。


在浙大前沿技术牵引、易算生物工程化推动下,赛鹰正将顶尖的单细胞蛋白质组学能力带给更广泛的科研与转化医学领域,加速创新发现和成果应用。


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上海易算生物科技有限公司

Shanghai Omicsolution Co., Ltd.

上海易算生物科技有限公司,专注于利用LC-MS/MS和生物信息学技术,为客户提供高质量的研究方案。我们与国内顶尖的蛋白质组实验室紧密合作,开发最新的蛋白质组相关技术和产品。从DIA、PRM分析产品、单细胞及极微量蛋白质前处理,低丰度蛋白深度挖掘,糖蛋白质组,宏蛋白质组整体方案实验室落地方案等,易算均有国际前沿水平并在高分杂志上发表成果的技术产品。我们还引入了国外先进的软件和产品,包括来自瑞士Biognosys公司、德国Bruker公司、德国PreOmics公司和澳大利亚IonOpticks公司等,为国内科研机构提供先进可靠的实验及软件解决方案。

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