單細胞功能蛋白質組學微流控晶片新方法研究

《單細胞功能蛋白質組學微流控晶片新方法研究》是依託華中科技大學，由劉筆鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：單細胞功能蛋白質組學微流控晶片新方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉筆鋒
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

從單個細胞水平探討生命過程已成為近年來生命分析化學新的挑戰和機遇。目前，國際單細胞蛋白質組學主要採用化學細胞術或流式細胞術兩條截然不同路線。本項目提出建立一種單細胞功能蛋白質組學新方法，以微流控晶片為平台，採用流式細胞術中蛋白質功能性標記策略，利用單色螢光抗體集對單細胞功能蛋白質組或群進行識別和標記，並進一步採用化學細胞術策略，在微流控晶片上完成細胞的運送、定位、溶胞和蛋白質分子電泳分離與雷射誘導螢光檢測，從而克服了化學細胞術在蛋白質鑑定上的困擾及峰容量問題，也解決了流式細胞術多色複雜標記的難點及大量原代細胞消耗的困境；採用上述新思路，重點針對中國人群發病率最高的癌症肝癌，研究單個細胞水平癌症信號相關蛋白組的差異表達，並描畫出肝癌信號調控網路。本課題對於生命分析化學、蛋白質科學和癌症等基礎研究以及個體化醫療等套用領域具有重要意義，並促進分析化學及其相關交叉學科的發展和人才培養。

結題摘要

在單個細胞水平揭示細胞異質性，是當前生命科學領域的研究的重點之一，也是生命分析化學面臨的巨大挑戰和機遇。本項目在國際上率先提出並建立了單細胞化學蛋白質組學新技術新方法，揭示具有重要功能的蛋白質家族在單細胞水平的表達異質性。從動物或培養細胞系獲取的細胞群，通過特定設計的活性小分子探針標記後，用微流控晶片鋪展成為單細胞陣列，並進一步將單個細胞進樣到毛細管中裂解，釋放的蛋白質採用毛細管電泳高效分離和雷射誘導螢光高靈敏檢測，從而克服了化學細胞術在蛋白質鑑定上的困擾及峰容量問題，也解決了流式細胞術多色複雜標記的難點及大量原代細胞消耗的困境。針對重要膜蛋白GPCR家族III，定量解析了小鼠顆粒神經元單細胞水平GABAB1a的表達差異；針對重要的細胞內功能蛋白質半胱氨酸組織蛋白酶家族，鑑別出巨噬瘤單細胞水平在該蛋白質家族不同的兩種表達模式或亞型；進一步，建立了兩種高通量單細胞陣列分析新方法，即液滴微點陣晶片和微通道陣列晶片，處理細胞的通量都在10000個水平。通過上述研究，在Angew Chem, Adv Mater, Anal Chem, Lab Chip等學術期刊上發表SCI學術論文16篇，其中IF>10的2篇，IF>5的6篇，IF>3的7篇，獲得國家發明專利2項，培養博士4名。本項目建立的分析化學新方法，在腫瘤生物學、神經生物學和發育生物學等領域具有廣泛的套用前景。