清華新聞網(wǎng)5月18日電 5月17日，清華大學(xué)精密儀器系質(zhì)譜研究團(tuán)隊(duì)發(fā)文報(bào)道基于質(zhì)譜的單細(xì)胞脂質(zhì)組精細(xì)結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物單細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的大規(guī)模精細(xì)結(jié)構(gòu)分析，解決了單細(xì)胞質(zhì)譜領(lǐng)域長(zhǎng)期面臨的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)?；趩渭?xì)胞內(nèi)多種類(lèi)型脂質(zhì)異構(gòu)體的鑒定與相對(duì)定量，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了野生型非小細(xì)胞肺癌（HCC827）細(xì)胞群體中耐藥細(xì)胞的精準(zhǔn)識(shí)別，對(duì)癌癥的精準(zhǔn)診療具有重要意義。
隨著人口老齡化和生活方式的轉(zhuǎn)變，癌癥已經(jīng)成為威脅人類(lèi)健康的主要因素。近年來(lái)，面向癌癥的個(gè)體化、精準(zhǔn)治療蓬勃發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)癌癥精準(zhǔn)治療的關(guān)鍵在于根據(jù)癌癥發(fā)生的部位、臨床病理、基因突變和免疫特性等全面、準(zhǔn)確對(duì)癌癥進(jìn)行分類(lèi)，并評(píng)估組織中癌細(xì)胞的異質(zhì)性。單細(xì)胞分析是研究細(xì)胞異質(zhì)性生物學(xué)過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)研究，疾病標(biāo)志物篩查及新藥研發(fā)等均有著重要意義。相對(duì)單細(xì)胞基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白組分析，單細(xì)胞脂質(zhì)組分析起步較晚，面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。脂質(zhì)數(shù)量龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單細(xì)胞層面的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)表征和定量分析仍面臨諸多難點(diǎn)。
圖1.單細(xì)胞脂質(zhì)組精細(xì)結(jié)構(gòu)表征技術(shù)。（a）單細(xì)胞脂質(zhì)精細(xì)結(jié)構(gòu)解析流程圖,（b）基于電遷移和液滴輔助電噴霧（DAESI）的單細(xì)胞質(zhì)譜分析。
質(zhì)譜儀因其高靈敏度、高特異性和準(zhǔn)確定量能力，已成為單細(xì)胞脂質(zhì)組分析的主要技術(shù)。本研究利用自由基誘導(dǎo)解離、光化學(xué)衍生與多級(jí)質(zhì)譜，結(jié)合細(xì)胞固定、細(xì)胞電遷移和按需電噴霧離子化等手段，發(fā)展了單細(xì)胞脂質(zhì)組精細(xì)結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，在單細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物細(xì)胞中脂質(zhì)的按需、高靈敏度檢測(cè)，并獲得了脂質(zhì)脂肪酸鏈（fatty acyl chain）、sn-位置（sn-position）、碳碳雙鍵位置（C=C location）等精細(xì)結(jié)構(gòu)信息，為深入挖掘癌細(xì)胞間的異質(zhì)性奠定了基礎(chǔ)。
該研究利用這一新技術(shù)，對(duì)野生型（HCC827）和耐藥型（HCC827/GR6）非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）細(xì)胞開(kāi)展了單細(xì)胞精細(xì)脂質(zhì)組學(xué)分析，實(shí)現(xiàn)了基于脂質(zhì)C=C異構(gòu)體分析的敏感和耐藥肺癌細(xì)胞區(qū)分。從野生型HCC827細(xì)胞中所檢測(cè)的約9%的耐藥細(xì)胞與文獻(xiàn)報(bào)道的7~12%的結(jié)果高度一致，表明本研究在精準(zhǔn)醫(yī)療方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。
圖2.敏感型和耐藥型NSCLC細(xì)胞的精準(zhǔn)識(shí)別。（a-c）t-SNE降維聚類(lèi)圖，（a）由脂質(zhì)分子相對(duì)含量分布計(jì)算而得,（b）由脂質(zhì)sn位置異構(gòu)體相對(duì)含量計(jì)算而得，（c）由脂質(zhì)C=C位置異構(gòu)體相對(duì)含量計(jì)算而得。
相關(guān)工作近期以“具有高結(jié)構(gòu)特異性的單細(xì)胞質(zhì)譜脂質(zhì)組學(xué)”（Single-cell lipidomics with high structural specificity by mass spectrometry）為題發(fā)表在《自然?通訊》（Nature Communications）上。
本文第一作者為精儀系博士研究生李自帥，通訊作者為精儀系馬瀟瀟副教授和歐陽(yáng)證教授，合作者為化學(xué)系瑕瑜教授團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所沈愛(ài)軍副研究員團(tuán)隊(duì)。本工作依托清華大學(xué)精密測(cè)試技術(shù)與儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展，并獲得國(guó)家自然科學(xué)基金委多個(gè)項(xiàng)目資助。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23161-5
供稿：精儀系
編輯：李華山
審核：呂婷
