新ProteoCHIP EVO 96提高单细胞蛋白质组学灵敏度和通量

　　

　　作者:Chinta sidharthani博士评论:Lily Ramsey, llm2024年7月18日

　　单细胞蛋白质组学的最新进展大大提高了我们对细胞过程在健康和疾病中的作用的理解，同时提供了高通量和更高灵敏度的数据。

　　在最近发表在《自然通讯》上的一项研究中，研究人员开发了一种无标签的单细胞蛋白质组学工作流程，该工作流程集成了自动样品处理、最佳离子使用和不同组分的高通量能力，以克服现有单细胞蛋白质组学方法的可重复性和定量限制。

　　研究:自动化单细胞蛋白质组学提供足够的蛋白质组学深度，以研究复杂的生物学超越细胞类型分类。图片来源:Vladimka production/Shutterstock.com

　　在过去十年中，“组学”领域取得了快速进展，基因组学和转录组学方法为疾病的细胞机制提供了新的见解。

　　到目前为止，基于单细胞的方法主要集中在识别异常细胞类型和不同的细胞群体，以了解生物异质性。

　　单细胞蛋白质组学的发展，特别是质谱方法，在理解蛋白质功能和翻译后修饰方面具有不可估量的价值。

　　然而，诸如哺乳动物细胞中蛋白质含量低和无标记鉴定问题等因素继续在提高定量和可重复性方面提出挑战。

　　结合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)在解决一些与灵敏度相关的挑战方面是有用的，但等压标记相关的比率压缩和离子信号抑制会影响蛋白质定量的准确性。相比之下，无标签的定量方法具有低通量的缺点。

　　在目前的研究中，研究人员通过结合proteoCHIP EVO 96的自动样品处理能力和Evosep One质谱系统的高通量能力，以及布鲁克仪器提供的捕获离子迁移谱-飞行时间(timsTOF)超质谱的最佳离子利用，开发了一种自动化的、无标签的单细胞蛋白质组学工作流程。

　　涉及人工处理和样品转移的过程在不同的反应血管可以显著影响肽的回收和再现性。这可能导致无法获得有生物学意义的数据，特别是在输入水平已经很低的情况下。

　　proteoCHIP EVO 96提供的无标签单细胞蛋白质组学方法涉及低纳升自动样品制备，有助于规避手动样品处理的挑战。

　　用于实现proteoCHIP EVO 96的cellenONE单细胞分离技术允许样品体积低至皮升和单细胞进行准确处理。此外，在cellenONE系统中使用自动化脚本来控制孵化期间的湿度和温度。

　　虽然最近的研究表明，将自动样品制备直接集成到高效液相色谱(HPLC)过程中有助于提高肽的回收率和重现性，但它仍然存在与去除样品制备副产物和化学物质相关的挑战。

　　Evosep One系统内置一次性陷阱柱，用于样品清理，在进行LC-MS/MS分析之前去除样品背景。

　　该步骤显著提高了灵敏度、重现性、色谱通量和更快的质谱分析结果。

　　研究人员使用标准人类胚胎肾293 (HEK293T)细胞系测试了这种自动化单细胞蛋白质组学工作流程的性能。

　　他们还评估了基于proteoCHIP EVO 96的单细胞蛋白质组学工作流程是否可以描述脂多糖刺激THP-1人白血病单核细胞系炎症时的代谢反应和细胞因子产生。

　　研究表明，使用最新的timsTOF技术和proteoCHIP EVO 96自动样品处理的无标签单细胞蛋白质组学工作流程平均可以为每个HEK293T细胞识别3,500至4,000个蛋白质。

　　此外，当脂多糖用于刺激THP-1细胞的炎症时，该工作流程还成功地在单细胞分辨率下鉴定了蛋白质调节和重要的分子通路。

　　使用Evotips代替手工取样处理过程中使用的HPLC小瓶作为色谱分离自动化工作流程的一部分，可显著降低蛋白质损失。

　　该研究报告称，每个手工样品转移步骤导致约29%的蛋白质鉴定损失，HPLC小瓶使蛋白质损失增加到近49%，使用Evotips可以避免这一问题。

　　与之前的timsTOF单细胞蛋白质组学方法相比，timsTOF Ultra的容量更大，离子源更亮，提高了离子利用率，每个细胞的蛋白质鉴定率提高了25%。

　　总的来说，研究人员证明，这种自动化的单细胞蛋白质组学工作流程结合了自动化样品处理、色谱、质谱和单细胞归一化的先进技术，并优化了过程的每个步骤，可以在单细胞水平上高效地进行全面的蛋白质组学分析，具有高灵敏度和可重复性。