单细胞制备分析

时下细胞研究很火的科研技术当属单细胞测序，但此技术对细胞悬浮液的总量以及活性都有一定的要求，因此制备高质量的单细胞悬浮液成为实验成功的关键点。单细胞测序涉及的细胞类型多种多样，如肠、肺、PBMC、胚胎、神经、乳腺、干细胞等，而其中样本的处理消化亦是重中之重，样本前处理与后续的分析结果有着莫大的关联。如何在上机前得到最*的悬液呢？这里和大家分享一些制备*单细胞悬液的小tips。1、在样本采集过程中，建议采用无菌样品处理方式，包括使用不含核酸酶的试剂和耗材；2、实体组织需要先处理，传统组织处理方法有机械法，包括网搓法、研磨法。机械法一般适用样本类型为脾脏、淋巴结、胸腺；另外较温和的方法有酶解法（使用胰蛋白酶类、胶原酶、溶菌酶、弹性蛋白酶以及一些商业化包装的组合酶），适用样本类型有肝脏、肾脏、心脏、肺脏、脊髓、脑、肠道、皮肤、肿瘤等。3、如果您使用的是10x Genomics相关仪器和平台，可以从官网查看10x Genomics不同样本单细胞悬液制备官方建议或者利用关键词查询与自己样本类型相同的已发表的单细胞测序文献。对于如何获得高质量的样品，10X公司建议在单细胞悬液制备过程中，细胞重悬的缓冲液选用无Ca2+、Mg2+和EDTA的1× PBS，并用0.04% non-acetylated BSA清洗两次（300rcf，5min），选择其他缓冲液或培养基可能会对结果产生不同程度的影响。4、细胞在处理过程受到外界环境影响，其基因表达谱可能会出现一些变化；有些细胞对环境极为敏感，可能会死亡裂解，造成RNA降解从而造成检测中的背景细胞升高，进而影响所获得的数据质量。实验过程中需要尽量避免细胞死亡，不断优化细胞处理条件，加快实验流程的进度，减小对细胞的影响。5、单细胞悬液制备过程中出现的细胞团、细胞碎片或纤维等杂质会增加微流体芯片的堵塞风险。如果存在细胞碎片和大团块，请将样品通过40 µm Flowmi 细胞过滤器，细胞悬液体积损失小。 图源：10x Genomics 的Protocol《 Fresh Frozen Human Peripheral Blood Mononuclear Cells for Single Cell RNA Sequencing》图源：《10x Genomics® Single Cell Protocols——Cell Preparation Guide》相关产品Bel-Art Flowmi 40微米 细胞过滤器，适用于1000微升移液管(50个/包)

实验室中的科研人就如同探索未知的勇士，他们借助着各种精密仪器，探寻着各种神奇奥秘。当我们在追求科研的精准与效率时，两款设备不容忽视—那就是高压均质机和单细胞悬液制备仪。它们如同实验室中的得力助手，以其独特的功能为实验工作提供了极大的便利性，同时也解决了部分操作时的难题。想要获取更多的研究思路和手段吗？那就让我们一起走近这两款设备，感受它们为科研带来的无限可能。一、高压均质机：高压均质机这一看似普通的设备，实则蕴含着巨大的能量。利用高压和剪切力，将物料进行均质化处理，使得原本不均匀的混合物变得细腻均匀。在食品、化工、医药等领域，高压均质机都发挥着不可替代的作用。在实验室中，科研人员可以利用高压均质机对样品进行预处理，提高实验的准确性和可靠性。 高压均质机 JXNANO-5高压均质机应用领域：制药行业中制备脂肪粒、载药型乳液均质、脂质体、纳米混悬剂和微胶囊等 生物工程产品的细胞破碎、胞内外物质的提取和均质 精细化工、碳纳米管、石墨烯、导电浆料、电阻浆料的生产和制备 个人护理品-脂质纳米的均质分散 食品和工业产品的均质和乳化,提高产品稳定性 高压均质机产品优势：①结构特点：单支陶瓷柱塞驱动，出料流量精准控制。可选配柱塞润滑装置，密封使用寿命更长。②均质压力：最大设计压力2000bar/200MPa/29000psi，选用卫生级数字隔膜压力表。③均质流量：最小样品量15ml,特别适合昂贵的药剂生产。自动吸料，无需进料设备。④部件技术：均质阀座组件可采用氧化锆、钨钢、金刚石、司太立等材质，单/双面加工，双面使用，使用寿命加倍。二级阀分散乳化，使物料分布更加均匀一致。⑤节能技术：设备变频控制，接入220V市电即可使用，进口品牌部件设备更稳定，更低的能耗，更高的能效比。二、单细胞悬液制备仪：单细胞悬液制备仪是实验室中另一款不可或缺的设备。应用于流式细胞术/单细胞测序/原代细胞培养等实验。另外单细胞悬液制备仪在肿瘤研究 心血管研究 干细胞研究 免疫研究 神经科学研究等研究领域的应用也很广泛，主要目的时为科研人员提供了更多实验便利。单细胞悬液制备仪 JX-CKSM-4WK样品范围：人类及小鼠肿瘤组织/正常组织，哺乳动物软组织，植物愈伤及根尖组织。产品应用：单细胞测序（Single-Cell RNASeq)多色流式分析（Multicolor Flow Cytometry)质谱流式细胞计数（Mass Cytometry)原代细胞分离培养（Primary Cell Isolation And Culture)细胞治疗CAR-T组织高利用率、单细胞化过程高效、单细胞高产出1、操作简易，制备流程全自动，仅需30min即可获取大量单细胞悬液2、自动控温，保护样品活力，细胞活性可达85%以上3、多种消化方案，针对不同样品选择不同程序，针对不同组织均有配套试剂盒4、针对临床穿刺样本，使组织的利用率达到100%，细胞产量可达10万个以上5、针对原代细胞培养样本，在15min内完成组织到单细胞过程，降低细胞逆境时间，提高细胞存活率6、针对组织单细胞测序，快速完成单细胞化处理，获得高产且活率在85%以上的单细胞，以小鼠组织为例：在实验室的日常工作中，高压均质机和单细胞悬液制备仪的使用频率很高。科研人员通过操作这些设备，不仅能够提高实验效率，还能够减少人为误差，保证实验结果的准确性。同时，这些设备还具有操作简便、性能稳定、便于清洁等优点，使得科研人员能够更加专注于实验本身，而不是被繁琐的清洗和操作所困扰。净信小贴士：目前任何设备都不是万能的。在使用高压均质机和单细胞悬液制备仪时，科研人员也需要注意一些细节问题。例如，要定期对设备进行维护和保养，确保设备的正常运行；在操作过程中，要严格按照操作规程进行，避免因为操作不当而导致设备损坏或实验结果失真。

单细胞测序技术的发展日新月异，单细胞的研究已进入超高通量、超大数据研究阶段。华大智造自主研发的DNBelab C系列高通量单细胞RNA文库制备试剂盒（简称DNBelab C4）发布，助力突破单细胞研究门槛高、费用高的瓶颈，加速细胞分辨率下生命科学和医学新一轮的变革与发展，拥抱千万单细胞时代的到来。目前，应用华大智造DNBelab C4和DNBSEQ测序平台已开展百万单细胞项目十余项，发表SCI文章十余篇。2022年3月22日，国际顶级学术期刊《自然》（Nature）发表了基于华大智造单细胞利器DNBelab C4和DNBSEQ测序平台的科研应用。该研究助力科学家精确得到诱导全能干细胞（8CLC），并且通过细胞图谱分析证明了发育得到组织的多样性，证明了8CLC的全能性，最终获得了人类体外诱导的全能干细胞。这一研究的突破，正是得益于单细胞测序技术的进步与应用。在过去，研究人员可能要对成千上万个细胞进行处理和培养，才能获得全能干细胞，成功的概率只有不到百分之十五。基于华大智造自主开发的DNBelab C4，结合DNBSEQ测序平台，科学家可以以高灵敏度和高准确性的方法进行多维的单细胞分析，快速得到具有重要发育潜能的细胞，并研究这些细胞的发育去向。 利用8CLC发育的畸胎瘤组织充分证明8CLC的全能性 口袋里的单细胞实验室 每套试剂盒均带有一个小巧便携的DNBelab C4装置，无需电源，不需安装和维护，只需轻轻一拉便可实现单细胞液滴生成，堪称“可装进口袋的单细胞实验室”，简化了仪器的操作难度，并降低了单细胞研究的门槛。高效的磁珠捕获系统华大智造DNBelab C4采用自主设计的捕获磁珠，平均单个磁珠表面修饰有107条捕获序列，能够高效捕获目的分子；同时引入了自主研发的多磁珠识别技术，可有效提高细胞捕获效率以及获取细胞的完整信息。目前，DNBelab C4已经应用于人、鼠、猴、猪等十几个物种，超200种不同类型样本的单细胞转录组研究；单次实验有效捕获细胞数量1,000~12,000个，多胞率（Multiplet Rate）4,000（细胞系），每个细胞UMI中位数15,000个（细胞系）。投入细胞捕获效率捕获细胞数多胞率UMI中位数/细胞（细胞系）平均基因个数/细胞（细胞系）5,000~30,00030~60%1,000~12,0004,000单细胞研究一站式平台华大智造为单细胞测序提供一站式平台，包括自动化文库制备系统MGISP-100、MGISP-960和基因测序仪MGISEQ-2000、DNBSEQ-T7等，全面支持单细胞组学研究的快速展开。其中，自动化建库平台的搭建，有助力于节省人力、提高通量、减少操作失误。现已有部分研究机构和测序服务机构采用了该一站式平台进行了单细胞测序应用，测序结果表现优异。作为生命科技核心工具的提供者，在单细胞领域，华大智造致力于为所有生命科学实验室提供便携、经济、用户友好的单细胞组学全流程产品，助力行业开启规模化单细胞研究新时代。华大智造正在开展服务商认证，首批已认证三家服务商。

项目编号：SDSHZB2023-058项目名称：中国海洋大学多功能酶标仪、单细胞悬液制备仪等设备采购项目预算金额：363.0000000 万元（人民币）采购需求：本项目预算总金额为363万元，共分为5个包，其中：A1包：多功能酶标仪等设备（接受进口产品），预算金额：109万元；A2包：移动式小动物麻醉机等设备（接受进口产品），预算金额：51.5万元；A3包：全自动无创血压测量系统等设备（接受进口产品），预算金额：72万元；A4包：液晶数码生物显微镜等设备（接受进口产品），预算金额：44万元；A5包：冷冻切片机等设备采购（接受进口产品），预算金额：86.5万元。合同履行期限：详见附件本项目( 不接受 )联合体投标。获取招标文件时间：2023年03月18日 至 2023年03月24日，每天上午8:00至11:30，下午13:00至16:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：青岛市市北区敦化路138号甲西王大厦24楼23A01室或者邮件报名方式：以下方式二选一：（1）现场报名：须携带加盖单位公章的营业执照副本复印件及现金，按照上述时间、地点获取招标文件。（2）邮件报名：有意参加本次采购活动的投标人填写项目名称、项目编号、包号、公司名称、联系人、联系电话、邮箱、营业执照扫描件及标书费汇款底单发送至shzbqdb@163.com,邮件名称命名为：中国海洋大学多功能酶标仪、单细胞悬液制备仪等设备采购项目-“投标单位名称”。未按规定报名的投标人其报名无效。开户银行：兴业银行青岛市北支行，开户名：山东盛和招标代理有限公司，银行账号：522130100100053768，提交标书费须从投标人基本账户或一般账户转出，电汇时须备注2023-058-包号、资金用途注明标书费。未按规定报名的投标人其报名无效，本项目实行资格后审，获取招标文件成功不代表资格后审通过，招标文件售后不退。售价：￥300.0 元，本公告包含的招标文件售价总和对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：中国海洋大学地址：青岛市崂山区松岭路238号联系方式：崔老师 0532-667819792.采购代理机构信息名称：山东盛和招标代理有限公司地址：青岛市市北区敦化路138号甲西王大厦24楼23A01室联系方式：孙萌、张蕾、肖颖梦 0532-67737979　3.项目联系方式项目联系人：孙萌、张蕾、肖颖梦电话：0532-67737979

学理工的人大概都有这样的感觉，很多规律和现象都可以用理论、公式或算法来描述及推导。只要知道了所有的条件，便能预测结果。反过来，也可以通过现象反推关键的成因。久而久之，我们也习惯并爱上了这样逻辑清晰、条理分明的世界。以至于我们时常因为意外的结果徒然而叹，也为寻找到那孜孜以求的&ldquo 理&rdquo 而欢欣鼓舞。抛开现实里的林林总总，理工男女的生活可以很简单&mdash &mdash 以&ldquo 理&rdquo 立身，有&ldquo 理&rdquo 走遍天下，无&ldquo 理&rdquo 无地容身。这样的准则对某些人来说甚至可以上升到人生哲学的高度&mdash &mdash 直到他们遇上了生物学。 　　相比数理化，生命科学相当&ldquo 后进&rdquo 。在数理化已经发展到有相当完整的理论体系的今天，生物学，尤其是分子生物学可谓是才刚刚起步。&ldquo 不幸的&rdquo 生物工作者还处于认知的原始积累阶段。我们研究的几乎每一个对象，每一种方法，大概还没有可以宣称已经研究透彻的例子&mdash &mdash 即使对象是简单如病毒这样连生命都算不上的活性大分子。实验不能重复，现象无法解释这样的事在生物实验室里是家常便饭。许多人都遇到过PCR扩增失败，或电泳多出一条带这样的事。多数选择再做一次看看，而不是寻根究底。因为整个系统太复杂、变量太多太多了。 　　 　　系统的复杂程度太高是一方面，另外一个原因是研究手段的局限(当然还有更多客观原因，非本文主旨所以省略)。微观世界的研究手段的升级依赖于其他科学门类的进步，对手段的依赖必然导致方法论的单调。在分子和细胞生物学领域，许多人习惯用宏观思维去理解微观世界，比如重视群体现象而忽视个体差异，用一群相关的细胞代替一个系统。而对一个复杂的系统用笼统的手段进行研究，得出的结论自然是粗浅的。 　　虽然没人做过统计，但据估计至少95%以上的现代生物学研究成果是建立在对细胞群体的研究基础上。忽略细胞异质性(Cellular Heterogeneity)的方法固然降低了系统的复杂度，简化了流程。其带来的生物信息不可逆的丢失也是显而易见的。这种平均化的方法必然导致信息的稀释或丢失，在某些情况下甚至会让人得出矛盾的结论。另外，该方法让发现并分离细胞群体中的&ldquo 异类&rdquo 的尝试变得难上加难。如此，只有强信号才有可能被检测到。而这不仅让以往科学家们的努力有了不过是摘取了低处枝条上果实的意味，也让部分成果的准确性打上了问号。 　　单细胞分析技术正是解决上述问题的方法，其中最引人注目的是单细胞测序技术(Single-Cell Sequencing)。然而，细胞异质的不确定性导致需要同时分析很多单细胞以消除小量样品可能带来的偏差，而这直接和实验可行性挂钩。幸运的是，由于技术的进步和费用的降低，单细胞测序技术近年来已得到迅速推广。通过对单个细胞的逐个测序，信息的精度、深度，以及信息量可获得几何级数的增长，随之带来的是我们对具体对象更加翔实和准确的了解。而且，通过数学方法，高度相关的细胞可以被整合起来当作亚群体处理以部分消除单个细胞的随机异质性，或者按相关性重排以构建全新的不依赖于传统时间轴的图谱。这些新手段已经给我们带来了一些前所未有的认知。那些前沿科学家们所取得的成就，同时也刺激着更多的人加入他们的行列，形成了正反馈。 　　近年来，单细胞测序逐渐大众化，相关的论文发表数量在2010年后呈指数增长之势，在高品质期刊上发表的单细胞研究成果屡见不鲜。其产生的影响深远，以致Nature Methods将单细胞测序选为2013年度重大技术，并在2014年首刊专述。在后面的文章中我将会挑选几篇有代表性的文章谈谈它们的意义。有意思的是，二代测序技术已经在2007年当选Nature的年度重大技术。单细胞研究的流行无疑让它的使用拓展到了更广阔的领域。 　　单细胞研究不仅在DNA和RNA测序方面取得了极大的进展，单细胞质谱分析(Mass Cytometry)也正在逐渐得到更多的关注。该技术用带有重金属原子标记的单克隆抗体对细胞表面和细胞内的关键蛋白进行标记，然后依次等离子化细胞，通过质谱分离重金属原子并分析其丰度来获取相应蛋白在各细胞内的表达情况。该技术也叫质谱流式细胞技术，相比荧光流式细胞技术，其主要特点是背景低、通道互扰小，所以可以同时分析更多的蛋白质。如今可用的重金属标记已达35种，这是基于荧光的检测手段无法企及的(最新的荧光流式技术可一次检测16-18种蛋白)。该技术可以一次分析百万量级的单细胞，而且没有理论上限，超出单细胞测序几个数量级。因此可以用来构建非常详细的细胞关联图，尤其适合分析高复杂度的系统，比如血液中的细胞。另一方面，单细胞质谱无法像测序那样对全基因组进行分析，但是由于它是直接对细胞的功能的执行者&mdash &mdash 蛋白质进行解析，跳过了对细胞内各种基因表达调控机制的考量，其意义是非常明显的。 　　此外，单细胞测序技术让微流控芯片技术(Microfluidics)得到了发展。除了在制备单细胞测序文库方面具有优势以外，该技术在其他领域内的应用也得到了拓展，如在微流控环境中进行细胞培养。该方法可将少数细胞分离到纳升级(nL)的独立单元中分别培养并进行定向引导，然后可以立即利用微流控系统制备测序文库。在干细胞研究以及生物制药领域，该技术应该有着广阔的应用前景。 　　在单个细胞层面的研究近年来经历了井喷式的增长。然而，其应用主要体现在基础研究中。目前临床上唯一被使用的单细胞检测法是胚胎植入前遗传学诊断(PGD, Preimplantation Genetic Diagnosis)。循环肿瘤细胞(CTCs, Circulating Tumor Cells)虽然在定义上是存在于循环系统中的极少量单个细胞，临床上仍然是先富集然后进行整体分析。对单个CTC进行分析的必要性已有探讨，但开发出相应的技术并在临床上被接受还有一段路要走。

近日，贝克曼库尔特生命科学与10x Genomics公司宣布建立新的合作伙伴关系，以扩展单细胞监测工作流程的自动化解决方案。作为协议的一部分，10x Genomics将开发专用的Chromium Single Cell试剂盒，在贝克曼库尔特生命科学的Biomek i7自动化移液处理工作站上使用。该定制应用程序将实现高质量、大规模的10x Genomics单细胞文库自动化制备，产生可立即用于测序的文库。肿瘤学、免疫学和神经科学等领域正越来越依赖单细胞方法，这些方法可帮助研究人员揭示生物学的复杂性，并推动新的科学发现。随着更大规模的研究需要更广泛的解决方案，文库制备等手动过程的自动化可提高通量。此次合作关系的建立计划在Chromium单细胞系统运行结束后实现工作流程的自动化。合作前期的重点是高通量的文库制备，通过同时处理数十个单细胞样本为实验室提供更简化且更高效的解决方案。贝克曼库尔特生命科学生物技术流程解决方案副总裁兼总经理Elsa Burgess表示：“在贝克曼库尔特生命科学，我们每天都在努力打破手动工作流程的瓶颈，让实验室能够更快实现研究目标，并避开容易出错的步骤。我们很荣幸10x Genomics信任我们，让我们为其客户提供单细胞分析的自动化解决方案，特别是当越来越多的研究人员使用这种方法时。这只是开始，这项令人兴奋的合作最终将惠及多个科学领域的研究人员。”10x Genomics公司的联合创始人、总裁兼首席科学官Ben Hindson表示：“随着研究人员不断使用更多样本进行单细胞分析，他们在寻找新的自动化解决方案，以便高度自信地构建高质量的文库，且手动操作时间更少。我们有些客户已经成功试用了这种方法，我们很高兴能够与贝克曼库尔特生命科学正式合作，开发大规模的自动化产品，开创更大规模的单细胞研究。”作为此次合作的一部分，10x Genomics计划开发一套与自动化兼容的耗材，以便实现高通量的样本处理，并获得经过验证的结果。关于贝克曼库尔特生命科学生命科学、研究、精密制造。如果您一生的使命是在这些或相关领域中的任何一个，您需要了解贝克曼库尔特生命科学公司。它是丹纳赫公司（纽约证券交易所代码：DHR）全球科技家族的一部分。我们的使命是帮助那些寻求生命中重要科学和医疗健康问题答案的人。自 1935 年以来，贝克曼的名字一直是将复杂生物医学检测技术简化和自动化的代名词。几十年后，我们的全球组织也开始体现库尔特科学遗产。今天，贝克曼库尔特生命科学公司是一个值得信赖的全球资源，提供帮助优化研究和制造效率的工具。离心机、颗粒计数器/分析仪、自动化液体处理器、流式细胞仪、基因组试剂。所有这些产品——以及更多产品——通过提高敬业的科学家、质量控制专家和其他人的生产力，进而持续改善人们的生活质量。无论人们在哪里需要答案，从著名的大学和大型制药公司，到初创的小型生物技术公司、食品/饮料和电子制造公司，您都可以找到贝克曼库尔特生命科学。关于 10x Genomics10x Genomics公司致力于提供业界领先的技术，以帮助科学家揭示生物学和疾病的复杂性，提升了解和治疗疾病的方式。通过将创新的微流体技术，试剂和生物信息学相结合，使全球的研究人员能够以前所未有的分辨率和通量加速探索研究，改善人类健康。仅供研究使用 (RUO)，不用于诊断过程。

p style=" text-indent: 2em " 1952年，美国细胞生物学家威尔逊曾提出，“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案。”纵观近50年来荣获诺贝尔奖生理学或医学奖和化学奖的重大突破，70多个都与细胞生物学密切相关。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img title=" 20197282317511500.jpg" style=" max-height: 100% max-width: 100% " alt=" 20197282317511500.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/8e8f4b00-dde2-40b2-8c13-4213c687f8ec.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span id=" _baidu_bookmark_start_182" style=" line-height: 0px display: none " ? /span 研究团队进行相关实验 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " 图片来源于网络 /p p style=" text-indent: 2em " 作为研究细胞生命活动规律的科学，细胞生物学在科学家的显微镜下经历了近180年的历史，但细胞对人类来说依然是“黑箱”一般的存在。如今，研究人员正在尽力通过对单个细胞进行研究来阐明细胞的“天性”。 /p p style=" text-indent: 2em " 自2014年起，在国家自然科学基金重大项目“单细胞多组分时空分析”支持下，中国科学家在有关单细胞生物学的重大科学问题上取得了一系列进展。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 没有两个细胞是完全相同的 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 如果把细胞环境比作一个社会，每个细胞就是一个独立的人。 /p p style=" text-indent: 2em " 在对人类社会的研究中，不仅个体的特征和行为值得关注，研究所处环境中个体之间相互协调或对抗作用等关系以及群体所产生的集体行为，也相当重要。细胞研究亦是如此。 /p p style=" text-indent: 2em " 多年来，通过对细胞的研究，科学家已经对生命体的生长发育、遗传变异、认知与行为、进化与适应性等若干生命科学问题有了较为清晰的认识。不过，在清华大学副教授陆跃翔看来，这些还远远不够。 /p p style=" text-indent: 2em " “在之前的研究中，科学家探索出细胞新陈代谢、生命运动过程中的各种表征方法，如蛋白表达分析、基因转录检测（反转录PCR）等，这些方法更多的是在大样本的细胞中进行观察与测量后，得到一个平均结果。”陆跃翔解释到。 /p p style=" text-indent: 2em " 然而，没有两个细胞是完全相同的。这些平均结果掩盖了细胞之间微小的差异，这些差异可能在某些关键生命过程如细胞分化、肿瘤的发展过程中起着决定性作用。 /p p style=" text-indent: 2em " 为了获取细胞生理状态和过程中更准确、更全面的信息，科研人员将目光瞄准单个细胞。 /p p style=" text-indent: 2em " “单细胞内部的生命活动，可以被认为是生物活性分子之间复杂的化学反应的结果，正是这些分子的时空分布、结构、功能及其相互作用方式，决定了细胞增殖、分化、凋亡以及重大疾病发生、发展、迁移等过程。”陆跃翔分析道。 /p p style=" text-indent: 2em " 但是想要研究这些生物活性分子形成的精密复杂的相互作用和调控网络并非易事。它不仅要求科学家了解其化学成分，更要理解它们之间相互作用的复杂过程，以及在细胞内部细胞器中特定位置的作用区域和时空变化。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 2014年，国家自然科学基金委员会发布重大项目“单细胞多组分时空分析”申请指南， /strong 清华大学化学系教授张新荣组织的研究团队的申请获批。他们凝练出 strong 荧光探针制备与合成、新型时空分辨成像方法以及在细胞内生物分子相互作用 /strong 研究等关键科学问题。 /p p style=" text-indent: 2em " “我们希望发展建立适于单细胞中多种生物活性分子时空分辨的荧光分析新方法，驱动生命科学和基础与临床医学研究进步。”谈及科学目标，张新荣如是说。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 新技术带你深入了解“社会” /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 如何实现这一目标？在张新荣看来，这需要从单细胞中多组分分子的时空信息获取方法出发。为此，项目组将其分为“荧光探针制备与合成”“新型时空分辨成像方法”以及“细胞内生物分子相互作用”三大方向进行攻关。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 要了解细胞这个独特的“社会”，首先需要的是一台可以钻进细胞内部获取关键分子信息的“放大镜”。因此，荧光探针制备与合成至关重要。 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 针对单细胞中极低含量分子检测问题，山东师范大学教授唐波课题组综合运用共轭聚合物信号放大、无光源激发、光谱红移、核酸杂交链式放大等技术，构建了若干超灵敏的分子与纳米荧光探针，实现了细胞及活体中某些活性分子浓度皮摩尔水平的原位、动态检测。 /p p style=" text-indent: 2em " 同时，细胞中生理过程的发生和发展往往不是一类分子的孤立事件，涉及到多种分子的参与。因此课题组还开发了一系列的两组分、三组分和四组分同时检测的荧光探针，并设计了多模态探针来获取更丰富的成像信息。 /p p style=" text-indent: 2em " “本项目的一个重要特色工作是时任中国科学院上海应用物理研究所研究员樊春海课题组基于框架核酸构建的多组分分析探针和成像方法。”张新荣介绍，框架核酸是一类人工设计的结构核酸，具有尺寸精确、结构精确、修饰精确的特点，通过精确的化学修饰，可以将多种小分子及大分子探针负载到框架核酸上，实现多组分探针的可控构建。 /p p style=" text-indent: 2em " 不过，实现探针在亚细胞区域内对胞内生物活性分子的精确定位和实时检测可并不那么容易。 /p p style=" text-indent: 2em " “细胞核内分子密度大且背景荧光特别高，导致人们对单分子的观察非常困难。传统光学显微成像分辨率，不足以解析染色体DNA的构造。”陆跃翔告诉记者，尤其在超高空间分辨率的前提下，要实现持续的动态观察，对荧光探针和成像方法都提出了更大的挑战。 /p p style=" text-indent: 2em " 在活细胞超分辨成像方面，北京大学生物动态光学成像中心研究员孙育杰课题组研发了高性能探针Gmars-Q，使其在光照时进入暗态，从而延长成像时长，比已有最好探针的活细胞超分辨成像时间长一个数量级，这种超高分辨成像技术实现了纳米尺度的活细胞核内动态观测。 /p p style=" text-indent: 2em " “Gmars-Q的独特机制打开了基于蛋白结构和动力学优化荧光蛋白的设计策略。”德国卡尔斯鲁厄理工学院教授Gerd Ulrich Nienhaus曾对此给予高度评价。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 在现代分析化学的发展中，大科学装置的应用也越来越受到科学家的重视。 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 依托中国科学院高能物理研究所和中国科学院上海应用物理研究所的两台 strong 同步辐射光源， /strong 樊春海课题组和中国科学院高能物理研究所研究员高学云课题组开展了 strong 同步辐射X射线细胞成像方法 /strong 的研究。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验团队通过搭建X射线全场三维成像平台，合成了一系列X射线成像探针，发展了细胞成像算法，实现了单细胞的X射线三维成像。为了应对单一技术无法在高分辨率下同时实现细胞的结构与功能定位的挑战，课题组又发展了X射线与超分辨荧光联用技术，实现了在纳米分辨下的细胞结构与功能融合成像的突破。 /p p style=" text-indent: 2em " 已有研究发现DNA不仅有序列信息，还有三维结构信息。基于此，北京大学教授、中国科学院外籍院士谢晓亮课题组通过对sgRNA改造，开发了一种全新的活细胞染色质DNA的多色、稳定标记系统，实现对活细胞内基因位点的长时间连续观察追踪。 /p p style=" text-indent: 2em " 2018年，该重大项目迎来一项重磅突破。谢晓亮课题组在《科学》上发表文章，介绍他们在单细胞水平研究双倍体哺乳动物细胞的基因组结构研究方面取得的成果。利用新发展的Dip-C技术，项目组构建了人源双倍体细胞的具有高空间分辨率的单细胞基因组三维结构。 /p p style=" text-indent: 2em " “这种结构分型对研究细胞功能有着至关重要的作用，也为唐氏综合症等染色体非整倍体疾病提供了研究和干预手段。”谢晓亮说。 /p p style=" text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 让基础研究走出实验室 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 对于细胞“社会”的深层解析，不仅为了阐明各种生命现象与本质，科学家更是希望据此对这些现象和规律加以控制和利用，以达到造福人类的目的。在该重大项目支持下，诸多研究展现出了良好的社会应用前景。 /p p style=" text-indent: 2em " “许多疾病的研究和治疗最终都必须回归细胞水平。”在张新荣看来，一系列单细胞多组分时空分析技术能够有效加深人们对生命现象的本质理解，也有助于了解疾病机理，进而促进生物医药科学和相关产业的发展。 /p p style=" text-indent: 2em " strong “项目研发的诊疗一体化功能纳米探针，为相关重大疾病成因、诊断提供表征手段和依据，对疾病的早期预警以及提高疾病治愈率有着重要意义。 /strong ”张新荣讲道，部分创制的探针已经进行了市场转化，基于探针建立的荧光成像技术也成为国家重大新药创制课题中药效评价的关键技术之一。 /p p style=" text-indent: 2em " 例如，唐波课题组研究的“超高灵敏度—可逆探针”能够在活体水平上示踪炎症发生发展过程中超氧阴离子的浓度水平及动态变化过程，缩短了药物临床试验周期，提高了药物筛选效能。为即将进入临床Ⅱ、Ⅲ期的鼻敏胶囊、咳敏胶囊、结肠炎栓3个中药新品种的作用靶点、药效评价研究提供了技术支撑。 /p p style=" text-indent: 2em " 而基于同步辐射装置的X射线细胞显微成像技术，分辨率很容易达到数十纳米，可以在大视场下实现完整细胞的纳米分辨无损成像，与荧光显微装置相比具有巨大优势，在细胞显微成像方面也展现出了巨大的应用前景。 /p p style=" text-indent: 2em " 然而，对于人类来说，走进细胞“社会”是一个任重而道远的过程。还有无数未知的奥秘等着科学家去探索。 /p p style=" text-indent: 2em " 张新荣表示，该重大项目成果为下一步融合多种分析方法、发展全器官跨尺度高灵敏三维成像提供了基础。 /p p style=" text-indent: 2em " “通过研发同步辐射X射线相衬—电镜融合成像，有可能在全脑三维微米精度地图引导下选取局部特征区域进行纳米精度的结构解析，大幅降低高精度神经网络解析的盲目性。在特定位点，也可利用荧光分子成像和质谱分子解析，进一步作功能研究。”项目组成员表示，在有关“社会”的探索与发现之旅上，中国科学家一直砥砺前行。 /p

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong Bio-Rad(伯乐)周四表示，已经收购了位于密歇根州安娜堡的Celsee，一家提供用于分离、检测和分析单细胞仪器与消耗品的供应商。 /p p 　　收购的财务条款没有披露。 /p p 　　Celsee公司的Genesis系统为科学家提供了一种强大、灵活且可扩展的方式，让他们能够分析和解释细胞行为，并收集以往无法检测的细胞关键信息。此系统可应用在蛋白质组学、免疫监测(替代流式细胞仪)以及新一代测序文库制备。 /p p 　　Genesis系统采用的是一种专利技术。利用重力和Celsingle& #8482 微量分析玻片，它能够温和地捕获和分离单细胞，同时保持细胞活力和结构完整性，而不用担心微流体或分液装置引起的细胞应激。据介绍，Genesis流程可达到& gt 70%的捕获效率，且灵敏度高于其他的单细胞分析技术，玻片可容纳多达100万个细胞分离微孔。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/5e15c56c-a675-4a0a-8ba6-aac1a4fd4028.jpg" title=" 微信图片_20200410005113_副本.jpg" alt=" 微信图片_20200410005113_副本.jpg" / /p p 　　Celsee公司目前正卷入10x Genomics的专利诉讼中，后者在美国特拉华州地方法院对Celsee提出专利侵权、不正当竞争、虚假广告及相关索赔。 3月下旬，Celsee提出了答复，并对10x Genomics的第二次修订投诉提出反诉。 /p p 　　同时，总部位于加利福尼亚州赫拉克勒斯的伯乐也参与涉及10x Genomics的多项专利诉讼。 /p

阿斯利康中国创新研究中心（ICC）的科学家们开发了一项新技术，利用Tecan 全自动液体处理工作站Freedom EVO® 进行细胞培养微孔板自动化温控制备，进而完成药物候选化合物筛选。该研究团队在BD Matrigel&trade 加样前使用琼脂预涂微孔板，从而顺利地在96孔微孔板上实现3D细胞培养分析。 中国创新研究中心（ICC）是阿斯利康在中国上海张江高科技园区投建的研发基地。该中心于2007年正式投入使用，专注于调查研究影响亚洲人口健康的各类疾病，其中包括：胃癌、肝癌以及肺癌。该中心采用国际一流的先进技术解析这些癌症的遗传机理，并在临床上识别及确证相关的生物标记物和药物靶标。 由Yi Gu博士带领的细胞科学研究部门正在对这些疾病开展一项药物研究项目，希望通过筛选多种化合物来确定候选药物。3D细胞检测分析是该项目组基于采用BD Matrigel (BD Biosciences)作为细胞培养底物进行的二次药筛技术其中的一种。Matrigel是从EHS (Engelbreth-Holm-Swarm)小鼠肉瘤的可溶性基底膜抽提得到的细胞外蛋白凝胶复合物，能够诱导克隆细胞在标准细胞培养基表面通过不同方式生长（图1）。这些非均相构成诱发了克隆体的形成，非常适用于研究肿瘤细胞之间的粘附、生长、迁移及转移。由于克隆细胞很好地模仿了人体组织的生长与成型过程，因此研究人员能够在药筛最初期识别正确的化合物。 手工制板存在着明显的两个缺陷：容易出错且耗费时间，而通过使用全自动液体处理工作站Freedom EVO来提高检测通量并改善结果的一致性，无疑是最好的解决方案。这一自动化平台早已成熟应用于化合物梯度稀释和其他大量细胞检测实验中，可以在保持原有应用的基础上快速且低成本地修改应用程序。 ICC资深自动化科学家William Shi解释说：&ldquo 历来此类3D细胞检测都是在6孔板上进行的，由于样本需求量大且Matrigel底物处理比较复杂，因此手工制板十分困难。并且，这种6孔板型无法与大量试剂需求和大批量化合物筛选工作相匹配，因此我们开始着手不断寻找高性价比的方法。另一点很重要的是，Matrigel的异质组分具有较大表面张力且在微孔内分布不均，其低剂量加样非常困难，因此分析6孔板上的实验结果已经极其困难，更别提在96孔板内检测分析了。为了解决这一问题，我们先在微孔板上预涂一层薄薄的琼脂，然后再进行Matrigel加样。这种方法虽然解决了Matrigel的表面张力问题，却带来了如何平衡在50℃以下琼脂凝固与４℃以上Matrigel过度粘稠这两种物质的复杂加样问题。&rdquo 后来我们选用了全自动化液体处理工作站Freedom EVO，其中选配了多个温控载架，使得盛装琼脂和Matrigel的液槽一直保持适宜的温度，非常便于加样。整个加样过程都是由自动化系统的液体处理机械臂（LiHa）上的单通道完成，通过多次洗液注液循环实现预热或预冷，避免加样针堵塞。加样初期通过机械臂的多次注液将预热琼脂（55℃左右）加入提前预热的96孔板内，这样可以将琼脂冷却的可能性降到最低点，从而减少琼脂的用量，降低实验成本。随后，微孔板在载板架上经室温冷却15-20分钟，使得琼脂在加入Matrigel前得以凝固。 采用这种解决方案后，能在短短90分钟内完成6块微孔板的加样制备，而传统手工处理一天仅能完成3-4块微孔板的加样，两者形成鲜明对比。制备好的微孔板质量在使用自动化加样技术后也有了很大提升，避免了人工制板常出现的批对批、板对板、甚至孔对孔的误差问题。William总结道：&ldquo 这种高度一致性对药物筛选来说至关重要，高质量的实验结果数据有助于我们加快药物研发进程，Freedom EVO自动化平台独具的灵活性使得这一切能够轻松实现！&rdquo 更多关于Tecan　Freedom EVO液体处理工作站的信息请访问以下网站或询问当地Tecan员工／经销商：www.tecan.com/freedomevo 更多关于阿斯利康中国创新研究中心的信息，请访问以下网站：en.astrazeneca.com.cn BD和Matrigel是美国BD公司（Becton, Dickinson and Company）的注册商标。 Corining是美国康宁公司（Corining）的注册商标。 关于帝肯： 瑞士帝肯www.tecan.com是全球领先的生命科学与生物制药、法医和临床诊断领域自动化及解决方案供应商。公司成立于1980年，总部设在瑞士Mä nnedorf，分别在瑞士、北美和奥地利设有自己的研发和生产基地，目前公司主要经营的产品有三大类：全自动化液体处理平台( Liquid Handling&Robotics )、多功能酶标仪（Multimode Reader）和OEM组件；销售服务网络遍布世界52个国家，客户覆盖制药企业、生物技术公司、科研院所、法医、医院、血站系统和疾病控制中心（CDC）等。其液体处理技术已拥有行业经验30年，在全球处于领先地位，备受世界领先生命科学实验室的青睐。 帝肯（上海）贸易有限公司是瑞士帝肯集团公司亚太区总部，2008年4月成立于上海浦东。帝肯（上海）目前拥有一支专业的售前和售后服务团队，在科研、医院、血站和CDC领域构建了良好的经销网络，并以&ldquo 力求比客户期望做得更好&rdquo 的服务理念，给广大终端用户提供专业的服务。 欲知更多详情，请联系帝肯上海 市场部：Libby Zhu Tel: 021 2206 3206 / 010 8511 7823 Fax: 021 2206 5260 / 010 8511 8461 helpdesk-cn@tecan.com www.tecan.com

Hendriks L., Skjolding L. M., Robert T., 确定细胞中金属元素的生物利用率的传统方法一般需对细胞进行酸消解，然后利用溶液进样电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）进行后续分析。这种方法的缺点是需要大量的细胞，并且只能为给定的细胞群体提供平均值1。众所周知，千人千面，不同群体以及同群体细胞的特异性在文献中也多有报道2。基于这个大前提，使用特定的分析方法对不同群或同群细胞进行逐序单个分析，获取与单个细胞特异性有关的大数据就尤其重要（见图1）。本文中介绍的单细胞-电感耦合等离子体质谱法（sc-ICP-MS）与之前介绍过的单颗粒ICP-MS（sp-ICP-MS）基本类似（微信公共号：粒粒皆信息：什么是单颗粒物ICP-MS质谱分析法?）。事实上，上述两种技术都依赖于相同的基本原理和icpTOF瞬时事件全谱多元素测量能力，从而可以获得由单一个体产生的微秒时间区间内的瞬时信号，例如单个纳米颗粒（NPs）或单个细胞。（译者注：这等同在拍一段有很多快速武术对打的电影场景，需要使用高速摄像机来捕捉每一个武打动作细节和变化，同时也不漏过颜色，声音等关键信息，这样才能最终呈现出高清120Hz的作品。） 单颗粒ICP-MS方法的基础概念和硬件构架3源于2003年Degueldre等发表的第一篇论文。在过去的二十年间，通过进样系统，数据采集硬件和数据处理专用软件的进一步发展和商业化，不断增加的科研文献见证了该技术领域的迅速成熟。在单颗粒ICP-MS上投入的研究和应用开发同样的也使单细胞ICP-MS分析受益。 在单细胞ICP-MS中，细胞悬浮液经超声波雾化后形成的液滴被带入ICP-MS等离子体中。细胞在等离子体中依次被汽化、原子化和最终离子化。每个细胞产生一个含有多种元素的离子云，在仪器上被检测为高于背景的时长几百微秒的单个信号峰。与单颗粒ICP-MS类似，记录到的尖峰频率与细胞数量浓度成正比，这些尖峰的强度则与细胞中该元素质量有关。这种技术已经成功的应用在测定海藻中的镁元素含量4，并进一步用于纳米颗粒物毒理学研究中评估细胞对纳米颗粒物的摄取情况5，6，7。 虽然单细胞ICP-MS的测量方法看起来很简单，但要获得真实可靠的数据，实施起来需要注重的细节很多。除了需要额外注意来自培养基的可能高背景信号和细胞在样品导入系统中的潜在破损，在单细胞研究中反复报道的一个主要瓶颈是细胞进样装置的低运输效率，这是因为与纳米颗粒物相比，细胞的尺寸更大，在传输过程中也更容易损失。事实上，传统的系统通常包括一个旋风式雾化室，是专为引入较小的溶液液滴而设计的，导致细胞传输效率低于10％。而用于单细胞导入的定制系统，包括改进的雾化器或全消耗喷雾室8，9，以及其他创新设计10，11，经过多年反复测试，已被验证可以高效传输单细胞进入ICP-MS。 另一个瓶颈在于质谱仪器质量分析器的性能：传统的ICP-MS仪器具有单四极杆或扇形场质量分析器，在进行单细胞分析时最多只能同时检测一到两种元素信息（只能拍黑白影片）。而在常见的单颗粒分析场景中，比如在纳米毒理学研究中，在试图量化纳米颗粒物（特征金属元素）和细胞（蛋白固有元素）的关联时，需要同时获得单细胞事件内多种元素浓度信息。为了获得微秒级事件信息全貌，快速且广谱分析的质量分析器，如飞行时间质量分析器等高精尖‘摄影器材’是必不可少的（译者注：例如，等同于可提供高清彩色120Hz影片给观众更加真实的IMAX观影体验）。图1：a）在对细胞进行酸消解后，通过传统的雾化法将溶液样品引入ICP-MS，并记录仪器获得的稳态信号。这种整体分析法对初始样品中所包含的数千个细胞获得一个平均值。然而这种实验是基于细胞是均匀的假设，而忽略了细胞具有多样性的事实。因此，少数细胞群（用绿色和紫色表示），在元素组成上虽与主类细胞有差异，却没有被体现在结果中，这完美的诠释了辛普森悖论。b）在单细胞ICP-MS方法中，将细胞悬浮液稀释后，在单位时间内仅有一个细胞个体被引入ICP-MS等离子体。每个细胞产生一个独立的离子云，作为信号峰被ICP-MS仪器记录。这种方法允许检测每一个单独的细胞，从而保证了细胞特异性信息的无损获取和保存。简单来说，在单细胞ICP-MS中，细胞是以个为单位进行分析的，可以根据它们不同的分析物含量识别出不同的群体，而不是仅仅产生一个平均值。icpTOF飞行时间质谱法 在飞行时间质谱法（TOF-MS）中，其基本原理是根据离子到达检测器前通过固定长度的飞行管的飞行时间来精确分辨离子。离子束在脉冲加速电压后具有相同的动能，但轻的离子会比重的离子获得更高的速率，进而更早到达检测器。测量所有离子的陆续到达时间可以得到一个连续时间谱，经过简单的校准和换算后可以得到一张全质谱谱图（一般6-280 Th）。TOF质量分析仪的主要优点是：对分析的元素及同位素的数量没有限制，而且全谱数据采集速度快（通常几十微秒就可以获得一张全元素谱图）。这样的快速全谱数据采集能力在处理单一实体（如单细胞）检测时尤其重要，因为单细胞产生的瞬时事件长度很短，一般在200-500微秒区间。 飞行时间技术在单细胞分析领域并不是一个新概念，最初是由Bandura在2009年提出的，其原型机12用于单个细胞的时间分辨分析13，从而为众所周知的 "质谱流式 "领域打开了大门。这项应用使用稳定的稀土金属同位素来标记细胞，从而允许通过其金属标记物来检测相应细胞14。除了展现了生物研究和药物筛选应用中的巨大潜力，质谱流式也被用于检测细菌细胞中的银纳米颗粒15。然而，由于质量检测范围有限（80 Da）和涉及染色的样品制备程序，质谱流式细胞技术无法检测许多固有元素。 与质谱流式不同的，如图2a) 所示的ICP-TOF (TOFWERK AG, 瑞士) 可以测量从质荷比6到280的全谱图16，从而可以覆盖轻质元素，如Na, Mg, P, S, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn等。这些元素是活细胞的固有元素，它们的分布（也被称为细胞离子组17）可以作为细胞发育状态的指标18。例如，磷存在于核酸（DNA和RNA）中，也是ATP、CTP、GTP和UTP等能量化合物的重要成分。钠和钾在电信号的传输中起作用，而锌被不同的生物过程中的多种酶用作催化剂。由于ICP-TOF-MS的同时多元素检测能力，可以在多种元素的相关分析基础上进行指纹识别19。如图2b) 所示，镁、磷、锰、铁、铜和锌被鉴定为被分析藻类的本征指纹元素。不需要标记或染色，即可依据细胞的 "天然 "元素指纹来进行单细胞分析20,21。通过测量特定细胞类型的金属微量元素，则可以获得更细致的指纹信息。例如，海藻细胞富含镁等金属微量元素，镁是叶绿素的核心组成部分，对光合作用至关重要。因此，金属微量元素的组成可以作为一种独特的指纹来明确识别不同的细胞种类。通过测量单细胞的金属元素组分，可更好地了解由金属蛋白和金属酶调节的基本生物过程，从而解密细胞生命周期不同状态22。尽管细胞的生物化学并不完全反映在其离子组上，但通过监测其金属含量的变化，可以确定地获得对细胞状况和生物过程的更深入了解。 通过使用TOF质量分析仪作为检测器，可以动态系统地获得完整的质谱数据，从而可以对发现特定实体本身及其所处环境进行连续或高通量表征。因此在纳米毒理学背景下，人们可以很容易地确定纳米颗粒物是否与细胞相关联。图2：a) icpTOF仪器（TOFWERK AG, Thun,Switzerland）的示意图：在iCAP Q（Thermo Scientific, Bremen, Germany）的框架上搭配一套高分辨率飞行时间质量分析器。因此，ICP-TOF受益于与iCAP Q相同的ICP离子源、离子光学、碰撞/反应池技术和样品引入设备。b) 用48 µ s时间分辩率采集的淡水藻类细胞raphidocelis subcapitata的瞬时信号速率。c) 藻类细胞通常用于毒理学风险评估研究，这里在暴露于金纳米颗粒一段时间后进行分析，以调查其摄取情况。在ICP-TOF的全质量数范围内，可以根据检测细胞的本征元素指纹对细胞进行追踪，并能直接定量测量纳米颗粒物-细胞的关联。icpTOF单细胞分析应用实例 单一实体分析，与批量样品测量相比，能产生信号的质量相对有限，这对仪器灵敏度要求更高。下面的应用案例研究展示了icpTOF S2仪器（TOFWERK AG，瑞士）的性能指标：具有与单四极杆ICP-MS类似的高灵敏度，又可同时快速检测全谱信号，特别适合分析单一实体，如单细胞或纳米颗粒（NPs）等。随着工业和日常生活中纳米颗粒物的广泛使用，纳米安全和纳米毒理学在过去20年一直是深入研究的课题。纳米颗粒物的安全评估研究中的一个重要参数是其在细胞摄取的分析和量化。 透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）具有高空间分辨率，它们经常被用于细胞内纳米颗粒物的分析23,24。尽管有令人印象深刻的成像能力，基于电子显微镜方法的一个主要缺点是对样品制备的繁琐要求。此外，由于没有额外的元素定量或自动图像分析，获得的图像是定性的且结果较难被解读25,26。如前所述，单细胞ICP-MS也可用于量化细胞对纳米颗粒物的摄取，根据观察到的信号峰的强度大小，提供与细胞相‘关联’的纳米颗粒数量的信息5,6。这类实验通常有以下三个明显的观察结果： 只检测到纳米颗粒物中的特征元素，表明溶液中存在纳米颗粒物 只检测到细胞固有元素而没有任何纳米颗粒物中的元素，表明细胞并没有与纳米颗粒物相关联 同时检测到细胞固有元素和纳米颗粒物中的元素，意味着两者有关联 根据观察到的相关联的纳米颗粒/细胞峰的频率和幅度，可以确定摄取了纳米颗粒物的细胞的百分比以及与每个藻类细胞相关的纳米颗粒数量的估计值。在理想的情况下，可以根据浓度和暴露时间动态地对海藻细胞和纳米颗粒数量的相关性的进行评估。 在本案例研究中，将海藻细胞暴露在BaSO4（NM-220）溶液中72小时，接着按照Merrifield等人提出的程序进行清洗5，去除未与细胞结合的纳米颗粒。在暴露后并在ISO8692藻类培养基中进行冲洗后27，样品中预计只包含与藻类细胞相关联的纳米颗粒物。随后，样品被储存在15毫升的试剂管中，用锡纸包裹，等待分析。 在使用四极杆ICP-MS进行单细胞的初始研究中，我们发现清洗后的细胞悬浮液中仍存在BaSO4纳米颗粒，如图3a所示。有学者认为未关联的纳米颗粒已经去除，而这些检测到的纳米颗粒是与海藻细胞相关联的。然而由于只测量了一种元素138Ba，并不能完全证实这一猜想。 我们使用单细胞ICP-TOF-MS（见图2a）重复了一个类似的实验。从图2b中我们可以知道被分析的藻类细胞的本征元素指纹，即只有同时检测到Mg、P、Mn和Fe等元素时才被认为检测到了藻类细胞。令人惊讶的是，即使暴露72小时后，BaSO4 纳米颗粒与水藻细胞的指纹信号没有显著关联（图3b）。可以看到，Ba仅与Mg和Fe的信号同时被检测到，而没有水藻的其他指纹信号同时出现。虽然缺失的元素信号强度有可能是低于仪器检测极限，但至少这说明检测到的元素与藻类细胞的本征元素指纹不一致。然而在检测到藻类细胞的指纹信号中，没有观测到Ba元素信号。综上所述，如果没有icpTOF瞬时多元素检测能力，在清洗后细胞悬浮液中检测到的纳米颗粒的Ba信号很容易被误解为是与藻类细胞相关联的颗粒物。图3：a）实验流程图。在样品暴露于纳米颗粒物72小时后，细胞被清洗以去除上清液中游离态的纳米颗粒物。b) 通过使用飞行时间质谱仪重复单细胞测量，可以跟踪细胞的元素指纹，以验证纳米颗粒物信号和细胞信号的是否同时出现。结果显示虽然纳米颗粒物和细胞没有直接关联，但Ba信号与Mg和Fe信号是一起出现的。 这些结果导致了对可能引发该现象的机制的讨论。一个合理的解释是海藻细胞通过释放胞外聚合物物质（EPS）来清除粘附在细胞表面的纳米颗粒物。EPS被认为是影响藻类细胞对纳米颗粒的生物利用率的关键因素28,29。EPS产量的增加可使藻类细胞主动脱落纳米颗粒，从而减轻摄取或吸附到细胞外部，而纳米颗粒仍然以被包含在EPS中的形式存在于溶液中。虽然缺乏关于这种行为的定量数据，但足以解释BaSO4纳米颗粒信号与Mg和Fe信号的契合。当然Fe与Ba信号的同时出现还可以被解释为溶解的Ba与ISO 8692培养基中的EDTA络合在了一起，而EDTA被添加在溶液中以保持Fe的生物可利用率。要回答这个问题，我们使用TEM观察到EPS聚集体中包裹有纳米颗粒（图4）。由于TEM局限于定性分析，再加上EPS结构微妙，这种包裹的确切机制和发生频率很难被量化。然而单细胞ICP-TOF-MS则可以直接对这一现象进行定量分析，而不需要对样品进行复杂的制备，同时还可以在较短的时间内分析更多的藻类细胞及EPS聚集体，提供更可靠的统计数据。此外，单细胞ICP-TOF-MS可以动态地从藻类悬浮液中不间断取样，评估这种清除行为的发生频率与样品浓度和时间的关系，进一步了解藻类细胞和纳米颗粒之间的相互作用。这种利用ICP-TOF研究动态摄取和清除行为的研究思路不仅限于藻类细胞，还可以扩展到纳米医学或纳米生物技术的其他类型细胞，如哺乳动物细胞或细菌。图4：一个藻类细胞（Raphidocelis subcapitata）的透射电子显微镜图像，该细胞之前暴露在银纳米颗粒物中，脱落的细胞外聚合物物质（EPS）含有银纳米颗粒。(由Louise H. S. Jensen和Sara N. Sø rensen提供）。 正如本研究强调的那样，尽管传统的四极杆质谱（sc-ICP-Q-MS）可以测量单细胞，但它最多只能同时测量一种或两种元素或同位素，所以即使检测到纳米颗粒信号也不能100%确定其与细胞直接关联。另外还需要TEM来确定颗粒物是否被藻类吸收在内部或简单附着在细胞外部。然而使用ICP-TOF-MS可以将被暴露在纳米颗粒物中藻类的离子组与对照藻类的离子组进行比较，从而评估它们的状况。这些信息对于从机理上理解海藻细胞与纳米颗粒物的相互作用非常有价值，并可以进一步促进开发以生理学为基础的纳米颗粒物风险评估工具。icpTOF结论与展望 单细胞ICP-TOF-MS是一个新兴的、令人兴奋且快速发展的研究领域。虽然尚需数年时间才能达到质谱流式技术在单细胞多参数分析方面的水平，但ICP-TOF-MS得益于灵敏度的提高和同时全谱检测能力，能够基于元素指纹检测未被标记的细胞，从而为新的实验设计创意提供可能性。例如，除了测量纳米颗粒物和细胞的相关性外，ICP-TOF-MS记录的多元素数据可用于评估细胞在纳米颗粒介导毒性影响下的不同状态。 除了液体样品引入方法之外，也可以使用激光剥蚀(LA)-ICP-TOF-MS进行单细胞分析30,31。通过将制备有细胞的载玻片放在样品台上并使用激光扫描，可以产生单个完整细胞层面上的元素分布二维图像，其中每个像素包含一个完整的全元素谱图。LA-ICP-TOF-MS成像的高空间分辨率对纳米毒理学研究特别有意义，因为它可以观察和定位纳米颗粒物在亚细胞结构中的聚集，以进一步了解和解释各种现象（如摄取、积累和释放纳米颗粒）。 此外，所生成的大量数据可以通过降维技术进行处理，如主成分分析（PCA）或机器学习工具，并提取与细胞状态和类型有关的信息，从而使细胞的分类变得更容易。这在质谱流式工作流程中是常见的处理方法。这项技术不仅限于纳米毒理学研究，还可以扩展到金属组学和细胞生物学中。无论如何，我们将继续努力改进飞行时间质谱ICP-TOF-MS技术，使其在更广阔的应用领域发挥作用。icpTOF致谢作者感谢Olga Meili和Aiga Mackevica校对本文并提供反馈。Lars M. Skjolding得到了PATROLS – Advanced Tools for NanoSafety Testing项目资助（760813）。感谢Louise Helene Sø gaard Jensen和Sara Nø rgaard Sø rensen允许使用图4中的TEM图像。最后特别感谢Robert Thomas邀请在Spectroscopy杂志中的 "原子视角专栏 "刊登此文。原文链接：Hendriks L., Skjolding L. M., Robert T., Single-Cell Analysis by Inductively Coupled Plasma–Time-of-Flight Mass Spectrometry to Quantify Algal Cell Interaction with Nanoparticles by Their Elemental Fingerprint, Spectroscopy, 2020, Volume 35, Issue 10, Pages 9–16https://www.spectroscopyonline.com/view/single-cell-analysis-by-inductively-coupled-plasma-time-of-flight-mass-spectrometry-to-quantify-algal-cell-interaction-with-nanoparticles-by-their-elemental-fingerprint （请点击左下角“阅读原文”跳转）本文由TOFWERK中国-南京拓服工坊科技编译，结论以英文原文为准。参考文献1 S. J. Altschuler and L. F. Wu, Cell, 2010, 141, 559–563.2 W. M. Elsasser, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1984, 81, 5126–5129.3 C. Degueldre and P. Y. Favarger, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., 2003, 217, 137–142.4 K. S. Ho and W. T. Chan, J. Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 1114–1122.5 R. C. Merrifield, C. Stephan and J. R. Lead, Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 2271–2277.6 F. Abdolahpur Monikh, B. Fryer, D. Arenas-Lago, M. G. Vijver, G. Krishna Darbha, E. Valsami-Jones and W. J. G. M. Peijnenburg, Environ. Sci. Technol. Lett., 2019, 6, 732–738.7 I. L. Hsiao, F. S. Bierkandt, P. Reichardt, A. Luch, Y. J. H

2月26日，由中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”）牵头承担的国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项“单细胞质谱分析仪”实施方案论证暨启动会在中国计量院昌平院区召开。科技部中国21世纪议程管理中心、国家市场监督管理总局（以下简称“市场监管总局”）科财司相关领导，中国计量院院长方向、副院长戴新华及相关部门负责人，项目和课题负责人、各承担单位代表共40余人参会。中国科学院院士谭蔚泓、中国电子科技集团有限公司首席科学家年夫顺等11位项目领域专家和联影医疗技术集团有限公司中央研究院副院长贺强等3位责任专家与会指导。会议以线上线下结合的方式进行。会上，中国计量院院长方向对科技部和市场监管总局长期以来对中国计量院发展的支持表示感谢，对参会的领导和专家表示欢迎，同时从细化方案、加强沟通合作、注重需求牵引和技术驱动结合等方面对该项目提出要求。中国21世纪议程管理中心和市场监管总局科财司领导对项目的实施及管理提出了建议。项目负责人、中国计量院副院长戴新华汇报了项目的总体情况、技术路线及预期成果等。来自中国计量院、宁波大学、中国科学院深圳先进技术研究院、中国医学科学院肿瘤医院等单位的课题负责人依次对课题实施方案和最新进展进行了汇报。论证会专家组成员在听取了项目和课题实施方案汇报后，对项目实施方案总体给予充分肯定，同时从各自专业角度为项目及课题实施提出了建设性意见。中国计量院相关部门负责人在会上介绍了项目管理和经费管理的制度办法。据项目负责人戴新华介绍，细胞是生物体结构和功能的基本单位，从单细胞水平开展分子生物学研究，对疾病诊疗、药物研发等具有重要科学价值。然而，单细胞内化合物种类多、含量低，基质复杂且不可重现，如何实现单细胞内目标化合物的精确测量和深度解析是当今世界难题。近年来质谱技术在单细胞分析中受到广泛关注，但现有质谱分析装置存在通量不足、灵敏度不够、可测化合物种类不全等问题，严重影响了单细胞分析的进一步发展。据此，该项目围绕单细胞分析重大需求，攻克单细胞识别采样、有效成分提取、多目标物高效离子化、超灵敏质谱分析等关键技术难题。通过系列关键技术突破和关键部件及整机研制，实现高通量样品制备系统、自动化取样系统、多极性离子源系统、超灵敏质量分析器系统以及高速数据处理系统等多模块的构建和集成，完成高灵敏、高通量、自动化单细胞质谱仪整机研发及工程化和产业化，形成技术就绪度达八级的产品。在此基础上，建立单细胞代谢组全自动分析新方法，并开展癌变机理、胚胎发育等多领域应用研究。项目组在单细胞质谱分析装置研发上具有深厚基础。中国计量院、宁波大学和中国科学院深圳先进技术研究院此前分别获得了一项国家自然科学基金重大科研仪器研制项目的支持，开展四极杆-离子阱气相离子选择性富集质谱技术、单细胞自动化小体积精准取样技术、多功能高效离子化技术等与该项目密切相关的系列研究工作，为该项目的顺利实施奠定了坚实基础。该项目完成后，有助于从单细胞水平开展癌症、胚胎微环境和代谢重编程研究，在癌变机理研究、抗癌药物筛选和优生优育等领域具有广阔应用前景。项目成果将显著提升我国质谱装置自主研发实力，对推动我国重大科研仪器设备自主研制具有重要意义。背景介绍：2022年2月21日，国家科技部发布了国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2022年度项目申报指南的征求意见稿。指南中列出高端通用科学仪器工程化及应用开发、核心关键部件开发与应用两类科学仪器专项，涉及高分辨率二次离子质谱分析仪、单细胞质谱分析仪、多模态超高分辨率成像仪等66个科学仪器的研发。同时列出科研试剂、实验动物和科学数据条目，较为完整地对该重点专项的研发与应用做了阐释并提出了目标。本重点专项的总体目标是加强我国基础科研条件保障能力建设，着力提升科研试剂、实验动物、科学数据等科研手段以及方法工具自主研发与创新能力；围绕国家基础研究与科技创新重大战略需求，以关键核心部件国产化为突破口，重点支持高端科学仪器工程化研制与应用开发，研制可靠、耐用、好用、用户愿意用的高端科学仪器，切实提升我国科学仪器自主创新能力和装备水平，促进产业升级发展，支撑创新驱动发展战略实施。2022年度指南部署围绕科学仪器、科研试剂、实验动物和科学数据等四个方向进行布局，拟支持95个项目和9个青年科学家项目。

近日，中国科学院微电子研究所健康电子中心研究员黄成军、副研究员赵阳团队，在单细胞电学特性流式分析方法及高通量实时分析仪器研究方面取得重要进展。 单细胞电学特性生物传感与分析技术为单细胞生物物理学研究提供了新维度。该技术已被证明在全血分析、肿瘤细胞分型和免疫细胞状态评估方面具有重要的应用潜力。然而，现有的电学检测方法难以实现高通量实时性分析，限制了需要大量系统实验的单细胞电学特性研究的开展。 面该团队提出了快速并行物理拟合求解器，仅需0.62 毫秒即可在线求解出单个细胞膜比电容和细胞质电导率。与传统求解器相比，在不损失准确度的前提下，速度提升了27000倍，且不需要任何数据预采集和预训练过程，进一步实现了基于物理模型信息的实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）（图1）。该技术可在50分钟内实时表征高达100902个单细胞，具有高稳定性、高通量、实时化和全流程自动化等特点。作为示范应用，该团队对药物处理后HL-60中性粒细胞脱粒现象这一典型的快速变化的生物过程进行实时表征分析。与普遍采用的神经网络辅助加速方法对比研究表明，piRT-IFC具有速度快、准确度高和泛化能力强的优势，具备广泛的应用潜力。 相关研究成果以piRT-IFC: Physics-informed real-time impedance flow cytometry for the characterization of cellular intrinsic electrical properties为题，发表在《微系统与纳米工程》（Microsystem and Nanoengineering）上。该研究由微电子所和计算技术研究所合作完成。近年来，该课题组面对单细胞物理特性检测存在敏感机理不明和技术实现困难等关键技术瓶颈，开创性提出了基于微流控技术的“交叉压缩通道”敏感新原理和单细胞电学模型，建立了基于微流控芯片的单细胞电学特性高通量定量检测方法，检测参数包括细胞膜比电容和胞浆电导率，通量比膜片钳等常规方法高10000倍，并进一步研发出实时高通量单细胞电学特性流式分析仪（图2）。仪器入选中国科学院自主研制科学仪器名录，与首都医科大学宣武医院、首都医科大学附属北京胸科医院、计算所等单位合作，成功用于脑卒中动物模型、癌症病人样本、药物模型等领域的多种细胞的分析，为肿瘤/脑卒中等精准诊断、药物筛选等提供了有力工具，并发现了新型标志物，验证了相关药物候选分子的作用、获得授权专利。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、北京市、中国科学院的支持。阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC）原理样机、核心微流控芯片、设备交互界面、典型结果和自动化实时数据处理流程 图2. 基于微流控芯片技术的单细胞电学特性活体单细胞分析仪（左）及核心微流控芯片（右）

p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 什么叫做单细胞基因测序(Single-Cell Sequencing)? /span /p p 　　一句话说，就是单个细胞水平上对基因组进行测序。2013年，自然杂志把年度技术授予了单细胞 a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S01-T000-3-1-1.html" target=" _self" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 基因测序 /span /a (Single Cell Sequencing)，认为该技术将改变 a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S01-T000-3-1-1.html" target=" _self" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 生物界和医学界 /span /a 的许多领域。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 我们为什么要进行单细胞基因测序? /span /p p 　　传统的测序方法，无论是基因芯片或者二代基因测序技术(Next Generation Sequencing，NGS)都需要从超过10万个细胞中提取一大堆(bulk)DNA或者RNA，而提供的信息是一大堆细胞的平均值。但是传统的方法，对于理解人体细胞的多样性有着明显的局限性。 /p p 　　在人体的每一个组织中，比如说，肾脏组织，拥有着大量不同的细胞类型，每一种细胞类型有着独特的起源和功能。每一个细胞的谱系和发展的状态又决定了每个细胞如何和周围的细胞和环境如何反应，把基因测序应用到单个细胞层面，对于我们理解细胞的起源，功能，变异等有着至关重要的作用。 /p p 　　关于二代基因测序已经详细在我们的前期两篇深度报告中进行了介绍，在本篇报告中，我们将详细解读单细胞基因测序，以及该技术对癌症，辅助生殖以及免疫学等领域带来的新的突破。 /p p 　　 strong 一、单细胞基因测序行业：刚启程，面临引爆点 /strong /p p 　　BCC Research的一项分析报告指出，2014年全球单细胞分析(Single-cell Analysis)的市场达5.4亿美金，预测将从2015年的6.3亿美金增长到2020年的16亿美金，复合增长率达21%。根据GENReports的报告，关于单细胞分析的文章发表在过去的几年也有着爆发性的增长。 /p p style=" text-align: center " 　　图2：单细胞分析的文章发表数量 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/006c9fd7-a2cd-46b2-a028-18b51b5ea3cd.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：GEN，民生证券研究院 /p p 　　其中，传统的单细胞基因组学主要是由基因芯片和PCR主导的，随着二代基因测序的成本以超摩尔定律下降，目前单细胞基因组学逐渐由二代基因测序技术接棒。 /p p 　　和qPCR在90年代的发展一样，目前所有的刺激因素(高度的科研兴趣，生物医药巨头公司的关注等)正在解锁这个市场，单细胞基因测序行业正面临引爆点。 /p p 　 strong 　二、单细胞基因测序的基本流程：单细胞分离--基因组扩增--测序和分析 /strong /p p 　　单细胞测序，简单地说，主要经过如下的步骤：单细胞的分离--DNA/RNA的提取和扩增(全基因组扩增和全转录组扩增)---测序以及后续的分析和应用。 /p p style=" text-align: center " 　　图3：单细胞测序的步骤 /p p style=" text-align: center " img title=" 2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/782ee757-3c06-4a1b-9103-4c7336ac2929.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：Recent advances and current issues in single-cell /p p style=" text-align: center " sequencing of tumors，民生证券研究院 /p p 　　2.1 单细胞的捕捉和分离 /p p 　　单细胞测序的第一步是单细胞的分离和提取，目前的方法主要有如下几种方法：流式细胞术，激光捕获显微切割技术以及微流控技术。 /p p style=" text-align: center " 　　图4：单细胞分离的三种方式：流式细胞术，激光捕获显微切割以及微流控技术 /p p style=" text-align: center " img title=" 3.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/ea66e087-c9b2-4930-a4d3-50025543fe8b.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：Technologies for Single-Cell Isolation，民生证券研究院 /p p 　　1)流式细胞术 (Flow Cytometry) /p p 　　是指通过对于悬浮于流体中的细胞或者其他颗粒进行定量分析和分选的技术。在各种流式细胞仪中，大家主要讨论的是荧光活化细胞分类计FACS(Fluorescence Activated Cell Sorting)系统分离单细胞。定量原理：待测细胞经特异性荧光染料染色后，加入样品管中，经过测量区，由染色后的细胞在激光照射下的荧光产生的电信号来进行定量分析 分选原理：通过流束形成含有细胞的带电液滴来实现的。 /p p 　　2)激光捕获显微切割技术Laser Capture Microdissection(LCM) /p p 　　LCM技术可以在显微镜直视下快速、准确获取所需的单一细胞亚群，甚至单个细胞，从而成功解决了组织中细胞异质性问题。其基本原理是通过一低能红外激光脉冲激活热塑模-乙烯乙酸乙烯酯(EVA)膜，在直视下选择性地将目标细胞或组织碎片粘到该膜上。 /p p 　　3)微流控技术(Microfluidics) /p p 　　微流控技术是一种用于精确控制微量液体的技术。微流控芯片是实施该技术的平台，通常通过细微的管道对液体实施操控，微流控对液体的操控尺度, 刚好适合于单细胞样品的处理操作。 /p p 　　2.2 全基因组扩增 (Whole Genome Amplification. WGA)/ 全转录组扩增 (Whole Transcriptome Amplification，WTA)：单细胞测序的难点 /p p 　　2.2.1 主要的三种全基因组扩增技术，各有优势 /p p 　　由于在单细胞中的DNA和RNA的数量非常小(几个pg)，用传统的测序仪无法检测，所以科学家们必须首先对这些分子进行扩增，同时尽量的减少错误。目前的全基因组扩增技术主要有三种：简并寡核苷酸引物PCR扩增(DOP-PCR)，多重置换扩增(MDA) 和基于多次退火和成环的扩增循环(MALBAC)。 /p p 　　1)基于PCR技术的全基因组扩增技术，例如DOP-PCR(简并寡核苷酸引物PCR扩增) /p p 　　DOP-PCR是一种部分随机引物法, 其引物构成为3& amp #8242 -ATGTGG-NNNNNN-CCGACTCGAG-5& amp #8242 ；主要 利用3& amp #8242 端ATGTGG这6个在人体中分布频率极高的碱基作为引导, 以6个碱基的随机序列来决定特异的扩增起始位点，从而达到扩增整个基因组的目的。 /p p 　　2)多重置换扩增(MDA) /p p 　　MDA是一种等温的链置换扩增反应, 其使用随机的6碱基引物在多位点和模板链结合, 接着利用 phi29DNA 聚合酶很强的模板结合和置换能力实现对全基因组的扩增。 /p p style=" text-align: center " 　　图5：DOP-PCR和MDA全基因组扩增技术简介 /p p style=" text-align: center " img title=" 4.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/d9b0aef0-e3b1-4c63-8313-c20796064bb3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：Single-cell genome sequencing: current state /p p style=" text-align: center " of the science，民生证券研究院 /p p 　　3)MALBAC(Multiple annealing and looping-based amplification cycles)基于多次退火和成环的扩增循环 /p p 　　通过采用特殊引物，使得扩增子的结尾互补而成环，从而达到近乎线性的扩增,该技术是哈佛大学谢晓亮教授团队发明的。 /p p style=" text-align: center " 　　图6：MALBAC全基因组扩增的示意图 /p p style=" text-align: center " img title=" 5.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/83e2f828-d990-4b9c-afd6-bd692fc52888.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：Single-cell sequencing by Doug Brutlag，民生证券研究院 /p p 　　表1：三种类型的全基因组扩增方式比较 /p p style=" text-align: center " img width=" 600" height=" 302" title=" QQ截图20160302115018.jpg" style=" width: 600px height: 302px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/297e4e6e-a134-4101-a297-456cd703c3af.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：Single-Cell Sequencing Technologies: Current and Future， /p p style=" text-align: center " 民生证券研究院 /p p 　　Navin 在研究报告中指出(来源：Cancer genomics: one cell at a time)，对于检测CNV(Copy Number Variation)的时候，DOP-PCR以及MALBAC较有优势，另一方面， MDA方法一般用来检测点突变。Gawad et al., (2015)更是指出，三种全基因组扩增技术并没有明显的胜者，具体方法的使用取决于研究的目的。 /p p 　　2.2.2 全转录组扩增 /p p 　　一个哺乳动物的单细胞大约含有10pg的RNA，其中mRNA大约在0.1-0.5pg，并不能满足目前测序平台的要求，所以需要进行全转录组扩增技术。 /p p 　　单细胞中提取的RNA首先经过逆转录出cDNA，然后对逆转录生成的cDNA进行扩增。目前主要的转录组扩增技术主要包括如下几种：传统的PCR，改进的PCR，T7-in vitro 体外转录组扩增以及Phi29聚合酶扩增。 /p p 　　三. 单细胞测序的主要应用：癌症，辅助生殖以及免疫学领域 /p p 　　当单细胞被分离，细胞内的DNA/RNA被提取和扩增后，二代基因测序(Next Generation Sequencing)可以用来进行后续的测序。当把基因测序应用于单个细胞层面，在下游应用领域有着先天独到的优势。 /p p 　　3.1单细胞基因测序技术有助研究癌症起因和治疗 /p p 　　首先谈一下癌症的异质性：中晚期的肿瘤或由一系列的肿瘤克隆组成，每一种克隆有着独立的变异，形态和药物反应。对于肿瘤克隆精准的诊断非常重要，因为一个占据原发性肿瘤5.1%的亚克隆种群在复发的时候可能成为主要的致病因素。 /p p style=" text-align: center " 　　图7：肿瘤的异质性 /p p style=" text-align: center " img title=" 6.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/88b49609-3a47-4577-ad2a-7e9b36b6a4dc.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：Illumina，民生证券研究院 /p p 　　实体瘤由一系列不同的细胞组成，包括癌症纤维细胞，内皮细胞，淋巴细胞，巨噬细胞等。同时，实体瘤由多个肿瘤克隆亚种群构成，使得临床样本的分析更加复杂。当多个肿瘤克隆同时存在时，标准方法检测的要么是平均信号要么是主要的克隆群体(并不一定是最致病的)的信号。 /p p 　　而同时，肿瘤的异质性和癌症产生抗药性以及转移密切相关，所以，单细胞测序开始用来检测肿瘤内基因异质性，对于癌症起因以及后续治疗的研究非常关键和重要。 /p p 　　例如，Navin et al.(2011), 利用单细胞基因测序的方法(流式细胞术提取细胞-全基因组扩增-NGS)，在某个乳腺癌肿瘤组织中检测了100个乳腺癌细胞的CNVs，覆盖度大约6%，发现了三种完全不一样的克隆亚种群。 /p p 　　除了肿瘤细胞，单细胞基因测序同样可以应用于循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells)和外周血播散肿瘤细胞DTC(disseminated tumor cells)，该部分内容将在后续的研究报告中深入讨论。 /p p 　　3.2 单细胞基因测序助力辅助生殖 /p p 　　PGS(Pre-implantation Genetic Screening)是胚胎注入前遗传学筛查，主要是通过检测胚胎的23对染色体结构、数目，来分析胚胎是否有遗传物质异常 PGD(Pre-implantation Genetic Diagnosis)，主要用于检测胚胎是否携带遗传缺陷的基因，关于PGS/PGD的介绍，请参考我们之前的行业深度《基因+大数据的颠覆：从癌症基因测序到辅助生殖》。 /p p 　　PGD过程中，目前主要有三种方式获得活检材料：1)卵子的第一极体和第二极体 2)培养至第3天胚胎卵裂期的卵裂球细胞(一般取1-2个细胞) 3)培养第5天左右的囊胚细胞。 /p p 　　例如，牛津大学的Dr.Dagan Wells团队，通过对囊胚细胞进行单细胞基因测序，选择健康的胚胎植入。另外，谢晓亮教授团队通过对女方卵细胞极体细胞进行测序，结合胚胎选择，选择正常的胚胎移植。 /p p style=" text-align: center " 　　图8：卵母细胞减数分裂产生极体的过程 /p p style=" text-align: center " img title=" 7.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/a1c2724b-0f2c-4b27-9eca-d304dccd613c.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：Genome Analyses of Single Human Oocytes，民生证券研究院 /p p style=" text-align: center " 　　(注：其中PB1和PB2是第一极体和第二极体) /p p 　　3.3 单细胞基因测序打开免疫报多样性研究之门 /p p 　　用单细胞基因测序分析免疫细胞的原因是现存的多样的病原体导致了免疫细胞的高度异质性，传统的检测方法，取样来自一大堆细胞，低估了单个免疫细胞的多样性，所以我们需要更加精确检测单个免疫细胞的遗传物质，从而理解机体复杂的免疫机制。正如开篇提到的Juno收购的单细胞基因测序公司AbVitro致力于T细胞和B细胞的基因测序。 /p p 　　图9展示了对单个T细胞受体基因测序(TCR Sequencing)的流程。TCR & amp #945 和& amp #946 mRNA经过逆转录，扩增，重叠延伸，目的基因被选择性地进行PCR扩增以及后续的分析。 /p p style=" text-align: center " 　　图9：TCR Sequencing过程 /p p style=" text-align: center " img title=" 8.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/04e7c357-80bd-4709-89dc-92ee07a28fa9.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　资料来源：Pairing of T-cell receptor chains via emulsion PCR， /p p style=" text-align: center " Illumina，民生证券研究院 /p p 　　四. 单细胞基因测序未来的发展之路 /p p 　　在目前来看，单细胞基因测序还处在非常初级的阶段，也面临很多技术的挑战，包括：如何高效的分离细胞，全基因组无偏差的扩增，以及下游的数据分析等。但各大生物医药巨头都已经目光锁定了这个方向，除了今年初Juno收购AbVitro(单个T细胞和B细胞进行基因测序)，去年八月BD公司收购了单细胞测序公司Cellular Research。Illumina也通过和Clontech合作，推出了单细胞RNA测序服务。 /p p 　　我们认为，未来的基因测序一定朝着更精准，更微观的方向前进，如今，单细胞测序正面临着一场革命，在单个细胞层面让我们在前所未有的水平理解基因组学，表观基因组学和转录组学的多样性。 /p p 　　背景案例： /p p 　　2016年1月，肿瘤免疫疗法的领头羊公司Juno宣布以1.25亿美金的股票和现金收购波士顿的一家单细胞测序公司：AbVitro Inc.。 AbVitro公司的技术起源于哈佛大学George Church的实验室，AbVitro的技术包括对单个T细胞和B细胞进行基因测序，帮助科学家们理解T细胞受体(T cell receptor & amp #945 和& amp #946 链的基因的复杂性。 /p p 　　图：Juno收购AbVitro之后的布局 /p p style=" text-align: center " img title=" 9.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/noimg/6ef1eca1-dc46-4600-9c6d-d95f77a85f9e.jpg" / /p

7月29日，在第十二届细胞产业大会的单细胞多组学与临床应用分论坛上，华大智造重磅发布其在单细胞领域的两款最新产品，单细胞液滴生成仪 DNBelab C-TaiM 4（泰山），以及单细胞表观组学产品scATAC建库试剂盒。单细胞液滴生成仪 DNBelab C-TaiM 4（左）及单细胞表观组学产品scATAC建库试剂盒（右）这是华大智造继DNBelab C系列高通量单细胞转录组建库试剂盒产品后，单细胞组学全流程产品家族补充的重要产品，更为完善的产品组合也将更好地赋能全球生命科学实验室开启规模化、标准化的单细胞多组学研究。两款新品加持单细胞测序全流程本次上新的单细胞液滴生成仪DNBelab C-TaiM 4 （以下简称TaiM4）的命名灵感来源自“泰山”，传递了华大智造不断攀登技术极限的理念。TaiM 4能为细胞或细胞核的分离和标签提供稳定的动力。该仪器配备4个独立控制的微流控通路，同时兼容单细胞ATAC文库和3’ RNA文库制备需求，支持1-4个样本的灵活上样。它延续了华大智造单细胞产品小巧轻便、即开即用的优点，适用于2500米以下的海拔实验环境。此外，该设备在单细胞ATAC文库制备过程中的细胞核分离、标记过程仅需6分钟；在单细胞3’RNA文库制备过程中的细胞核分离、标记过程仅需9分钟。华大智造单细胞液滴生成仪DNBelab C-TaiM 4另外一款上新产品是DNBelab C系列高通量单细胞ATAC文库制备试剂盒套装及配套的微流控载片。和DNBelab C-TaiM4 单细胞液滴生成仪配套使用，可以完成数万细胞核的ATAC文库制备。试剂盒套装包含液滴生成使用的百万级标签磁珠、自主开发的液滴生成油、以及适配华大智造测序仪的文库制备试剂等。该产品基于精密压力驱动微流控技术，污染率低，可完成高质量单细胞ATAC文库的制备和数据产出。可用于免疫组学、肿瘤、神经科学、发育生物学等领域的单细胞研究。两篇Nature 科研应用表现不俗值得一提的是，scATAC建库试剂盒已经在科研应用中牛刀小试，早期试用的结果已用于2篇Nature文章中，产品数据表现不俗。一站式平台 助力单细胞多组学标准化、规模化华大智造作为生命科技核心工具缔造者，能够为单细胞测序全流程提供独一无二的一站式平台。其中，针对细胞/细胞核制备环节，华大智造提供小鼠多组织解离试剂盒和50+物种组织解离方案指南；此外，已经发布的DNBelab C系列3’ RNA建库产品，已经产出了 30000+例样本数据，覆盖了40多种物种类型和300多种组织类型，重磅预告了不同物种组织的3’ RNA数据表现白名单，并展示了部分数据；在数据分析环节，提供配套的单细胞高通量、高精度多模态分析平台，不仅能够对单细胞测序数据进行简单的质控，还支持更多功能的分析和多组学数据的整合。华大智造产品市场中心总监汪婧婧博士在发布会现场表示：“华大智造在单细胞领域，除了为科研人员提供单细胞建库产品和基因测序产品MGISEQ-2000、DNBSEQ-T7、DNBSEQ-T20外，还能够提供自动化文库制备系统MGISP-100，将复杂的单细胞文库制备过程转移到自动化平台一键运行，为单细胞行业引入了全新的自动化概念，这将开启单细胞湿实验标准化时代的到来，我们也坚信单细胞多组学标准化、规模化时代终将来临。”汪婧婧博士华大智造产品市场中心总监单细胞产品家族图自动化建库流程图在单细胞产品领域，华大智造通过其率先发布的DNBelab C系列产品，已收获了众多企业及科研用户的好评。在过去的一年时间里，国内已有9个企业认证成为华大智造单细胞产品服务商，终端使用客户数量100多家。在科研产出上，基于华大智造单细胞测序平台，已累计产出高质量文章50多篇，其中包括2篇Nature，1篇Cell，其中有21篇文章IF＞10，充分证明了该单细胞平台性能的优越性。小结：单细胞技术是当前测序领域最火的技术之一，相关公司超过50家，其中不乏众多国产企业。作为国内基因测序上游龙头企业，华大智造并非在单细胞领域走的最快的，但其追赶之势十分迅猛，加上本身先天平台优势，大有后来者居上的势头。如其所言：“未来，华大智造将进一步深耕单细胞组学领域，发挥自身在基因测序设备领域、实验室自动化领域的优势，为规模化的科学研究、为单细胞组学全面进入临床及精准健康研究，提供更为优质、标准的系列产品组合，赋能单细胞多组学标准化、规模化时代”。

人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 是一类通过基因编辑技术（如 CRISPR-Cas9）对已经高度分化的人体细胞重新逆分化得到的多能性干细胞。hiPSC的出现为科学家构建复杂的疾病模型和推进药物发现提供了有利的工具。 然而，传统的hiPSC细胞系的构建与培养过程往往操作复杂且耗时耗力。特别是从异质编辑细胞池中构建的克隆hiPSC系的培养受到了传统细胞培养方法的桎梏，很难构建一个高效的hiPSC构建与培养工作流程。此外，现有的单细胞分离和培养方法通常对细胞的处理条件苛刻，操作步骤繁琐，不能充分保证单克隆性。 为应对hiPSC细胞系构建与培养过程中的诸多挑战，IotaSicences公司采用了以GRID技术为核心的高度自动化的单细胞可视化分选培养系统isoCell来构建 hiPSC系的分选与培养平台，并在不同培养基条件下对hiPSC进行了单细胞分选与培养研究。图1 单细胞可视化分选培养系统isoCell实物图 以isoCell为核心的hiPSC细胞分选与培养平台 isoCell是一款基于GRID技术的高度自动化细胞分选与培养平台。GRID是指在细胞培养基上采用FC40液体分隔出的网格小室，体积小，光学透明度高，可以容纳细胞在内生长，且各个小室之间物质不流通。isoCell系统配备了荧光和成像系统，用于在整个克隆工作流程中记录 GRID 小室的图像（见下图）。isoCell 可自动执行所有液体处理步骤，包括构建 GRID、将单细胞注射到GRID小室中以及交换培养基和收获单克隆集落。并且，isoCell可在整个工作流程中自动检测每一个 GRID 小室，并确保每一个单克隆hiPSC细胞系来源于单个细胞。 图2 GRID实物图 材料与方法 在分别铺了Laminin-521、Vitronectin-N和iMatrix 细胞培养基质的60毫米培养皿上制备的GRID网格以待使用。制备hiPSC的单细胞悬浮液，并使用 isoCell全自动地将细胞铺在GRID上（种植）。 使用isoCell自带的显微镜鉴定每个GRID室并标记每个包含单个细胞（第 0 天）的室，将该培养皿放入培养箱培养。在第3天，将标记的含有单个细胞的GRID小室加满600 nl培养基。从第5天开始，每天观察标记单细胞的GRID小室，并对选中的GRID小室补充培养基。最后，使用isoCell观察并标记构成了hiPSC单细胞群落的GRID小室，使用isoCell全自动收获标记的GRID小室中的hiPSC细胞（通常在 6-8 天之间）。 图3 以isoCell为核心的hiPSC细胞分选与培养平台工作流程图 高效的hiPSCS细胞分选与培养平台 按照上述的工作流程，利用三种不同的培养基质（包括 VTN-N、LMN-521 和 iMatrix）构建并培养了两个独立的hiPSC细胞系，并评估所得细胞的克隆效率。如图4所示，两个不同的hiPSC测试系在不同培养基质条件下，均在GRID室中显示出非常高的克隆效率，这表明采用GRID小室低容量培养方法和细胞的自动化温和处理可产生非常适合单细胞高效生长的培养环境。 图4 GRID中的单细胞 hiPSC 克隆效率（克隆效率表示培养第5天时单细胞长成细胞群落数占第0天单细胞数的百分比） 结论 以isoCell构建的hiPSC细胞分选与培养平台可以对hiPSC细胞进行全自动化且温和地单细胞分选与培养。通过isoCell特有的GRID小室网格技术与可视化分选相结合，可以确保每一个单克隆hiPSC细胞系均来自单个细胞，且isoCell的分选与培养条件温和，hiPSC单克隆细胞系成活率高。 单细胞可视化分选系统isoCell的优势：- 全自动化流程- 操作条件温和，对单细胞无损伤- 全培养、分析流程可追踪- 单细胞分离效率高达100%- 单克隆细胞系构建成活率高- 直接转移到PCR管或96孔板- 结构紧凑，体积小 单细胞可视化分选培养系统-isoCell已在Cell、Advanced Science、Small Methods、Nature Communications等知名期刊发表多篇文章，如下摘引了近年五篇具有代表性的文献和大家分享。 Soitu C, Stovall‐Kurtz N, Deroy C, et al. Jet‐Printing Microfluidic Devices on Demand[J]. Advanced Science, 2020, 7(23): 2001854.Gangoso E, Southgate B, Bradley L, et al. Glioblastomas acquire myeloid-affiliated transcriptional programs via epigenetic immunoediting to elicit immune evasion[J]. Cell, 2021, 184(9): 2454-2470. e26.Deroy C, Nebuloni F, Cook P R, et al. Microfluidics on Standard Petri Dishes for Bioscientists[J]. Small Methods, 2021, 5(11): 2100724.Deroy C, Wheeler J H R, Rumianek A N, et al. Reconfigurable microfluidic circuits for isolating and retrieving cells of interest[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14(22): 25209-25219.Oliveira N M, Wheeler J H R, Deroy C, et al. Suicidal chemotaxis in bacteria[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 7608. 样机体验 为更好地服务中国科研工作者，Quantum Design 中国也建立了样机演示实验室，将为大家提供为专业的售前、销售、售后技术支持，欢迎各位老师垂询！ 用户名单 用户评价 路易莎埃姆斯，研究科学家：The Native Antigen Company（LGC 临床诊断集团旗下公司） “使用 isoCell 进行单细胞克隆工作从一开始就简单可靠，并且已无缝地融入我们的流程中。 该程序对细胞很温和，我们看到非常好的存活率，可以筛选大量克隆。 我们收到的客户服务是优质的。”

空间代谢组学：单细胞空间代谢流分析新方法原创 飞飞 赛默飞色谱与质谱中国 关注我们，更多干货和惊喜好礼刘甜生物体内的代谢物和脂质不仅是细胞的关键组成模块，它们在信号传导、表观基因组调控、免疫、炎症和癌症发展中同样具有重要作用和意义。代谢组学分析是我们了解、评估生物体、器官和细胞状态的重要方式。而单细胞技术通过展示组织内部甚至单克隆细胞之间的细胞异质性，将生物学研究推进至新维度。质谱成像（MSI）技术可以从样品中创建特定化合物的图像，这些图像是由样品表面获得的数千个质谱生成的。每个记录的质谱都会为图像贡献一个像素，而每个质谱中的峰都可以生成一个图像。与其他成像方法相比，MSI无需化合物标记，可实现非靶向分析。本次与大家分享的是一篇最新发表于bioRxiv上的有关单细胞空间代谢流分析方法的文章[1]。研究人员基于AP-SMALDI Orbitrap平台开发了一种命名为“13C-SpaceM”的新方法，通过13C标记的葡萄糖示踪葡萄糖依赖性脂肪酸从头合成途径（glucose-dependent de novo lipogenesis）。本方法应用超高分辨率的基质辅助激光解吸/电离实现了单细胞质谱成像，并通过全离子碎裂模式（AIF）模拟了脂肪酸分析前处理过程中的皂化反应，对包括甘油磷脂在内的主要脂质中的脂肪酸部分实现了共同分析。超高灵敏度、高分辨质谱检测器为单细胞内脂肪酸同位素检测提供了准确的定性、定量结果。研究人员通过鼠肝癌细胞的常氧-低氧模型，对检测方法进行了验证，确认方法的有效性。之后应用本方法分别检测了ATP柠檬酸裂解酶基因敲降（ACLY knockdown）鼠肝癌细胞以及携带异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变的小鼠胶质瘤脑组织切片，通过比较脂肪酸的同位素丰度变化评估脂肪酸从头合成比例以及外源性脂肪酸摄取的变化。分析结果揭示了在脂肪酸从头合成过程中，乙酰辅酶A池（Acetyl-CoA pool）中存在大量的空间异质性，这表明在微环境适应过程中发生了代谢重编程。01研究背景脂质在生物体生命过程中承担着多种重要作用，多数脂质是由脂肪酸合成而来。成年哺乳动物体内的细胞通常由血液中摄取脂肪酸，而脂肪、肝脏以及癌细胞还可以Acetyl-CoA为底物，从头合成脂肪酸[2]。Acetyl-CoA经过一系列代谢反应，可以生成含有16个碳的饱和脂肪酸棕榈酸（16:0），之后棕榈酸发生碳链延长或去饱和反应生成不同的饱和、不饱和脂肪酸，从而影响脂质组成。而Acetyl-CoA同样有多种来源，除了葡萄糖经由TCA循环生成的柠檬酸在ACLY作用下生成Acetyl-CoA以外，在缺氧环境下，葡萄糖后续代谢产物丙酮酸会转化为乳酸，从而无法合成Acetyl-CoA、进入脂肪酸合成途径。在此情况下，谷氨酰胺可通过还原羧化反应生成柠檬酸，进而合成Acetyl-CoA [3,4] 。另有文献报道，缺氧环境下的癌细胞还可以将乙酸作为脂肪酸合成的前体 [5,6] 。而Acetyl-CoA除了作为脂肪酸合成底物以外，对于蛋白翻译后修饰、基因表达等均有重要作用。通过监控脂肪酸合成和Acetyl-CoA代谢间的互动可以帮助我们深入理解癌细胞的生存状态。02分析方法大气压MALDI成像分析是通过AP-SMALDI5离子源配合Q Exactive plus高分辨质谱仪实现的。激光像素设置为 10×10 µ m，激光衰减器角度设置为33°。质谱在负离子模式下采用一级全扫描和全离子碎裂（AIF）扫描模式。AIF模式的隔离范围为 m/z 600-1000，扫描范围为m/z 100-400，分辨率 140k，最大注入时间500 ms，碰撞能量NC 25%。（图1）图1. 单细胞代谢流质谱成像分析流程（点击查看大图）MALDI分析前后，分别应用显微镜检测，确定细胞影像位置及MALDI消融标记位置。通过检测MALDI的消融标记，将其与细胞影像叠加，并通过应用数学公式进行解卷积，从而整合显微镜图像和MALDI图像。实现了应用MALDI成像质谱检测到的单细胞分子轮廓。（图2）图2. 整合显微镜和MALDI-MS分析结果实现单细胞质谱成像（点击查看大图）03鼠肝癌细胞常氧-低氧模型单细胞成像分析鼠肝癌细胞在添加25 mM的12C-葡萄糖或U-13C-葡萄糖后，用含1mM醋酸、2 mM谷氨酰胺和10%透析胎牛血清的无葡萄糖DMEM细胞培养基培养，在37°C、5% CO2的培养箱中在常氧（20% O2）或低氧（0.5% O2）条件下培养72小时。选择72小时的时间点是为了确保棕榈酸的同位素标记已经达到稳态。（图3）在低氧条件下培养的细胞被表达绿色荧光蛋白（GFP）标记。在共培养实验中，常氧和低氧细胞使用胰酶分离，每种条件下混合10000个细胞，在同一张玻璃片上进行培养，并在固定之前允许其附着3小时。图3. 由稳定同位素标记的13C6-葡萄糖生成细胞质Acetyl-CoA以及后续的脂肪酸和脂质合成途径（点击查看大图）通过质谱一级全扫描分析，质谱成像共检测到64种脂质，包括磷脂酸（PA）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰丝氨酸（PS）等。具体脂质鉴定结果经过了常规LCMS脂质分析确认。在AIF模式下，检测到了11种含量最高的脂肪酸，相应检测结果同样与常规LCMS分析结果相符。为了验证本方法，研究人员检测了常氧-低氧培养的鼠肝癌细胞混合样本。通过对氨基酸同位素峰的定量分析，发现13C标记的棕榈酸（M0）主要在正常细胞中检出，而缺氧细胞中的棕榈酸以未标记状态（M+0）为主。通过GFP标记结果的对照，证明了本方法可以通过同位素峰分布有效识别不同培养状态的细胞。图4. 在常氧（GFP阴性）和低氧（GFP阳性）条件下的原代鼠肝癌细胞共培养模型的显微镜和质谱成像结果（点击查看大图）图5. 通过GFP标记验证识别不同培养模式细胞的准确性（点击查看大图）04单细胞Acetyl-CoA池标记水平分析研究人员使用了两种表达不重叠的shRNA序列（ACLYkd oligo1和ACLYkd oligo 2）细胞系以及一个对照组细胞系。通过使用1 μg/mL的四环素处理细胞72小时实现了ACLY沉默。质谱成像数据是以10 μm的像素大小获得的，每个细胞的平均面积为550μm2，平均每个细胞有12个像素。通过应用二项式模型计算每个细胞的acetyl-CoA池标记程度p值，从而量化细胞质中acetyl-CoA池中从葡萄糖衍生的同位素标记acetyl-CoA的比例。测试结果与预期相符，ACLYkd细胞中的acetyl-CoA池标记水平低于对照组。值得注意的是，两种ACLYkd细胞之间的差异非常明显。ACLYkd oligo1的结果呈双峰分布，p值的差异明显较大，表明该细胞系存在两个亚群体。其中一个模式显示的p值与对照组相近，说明存在一个“沉默失败”的细胞亚群。ACLYkd oligo1第二个模式具有的p值明显则低于ACLYkd oligo 2，表明ACLYkd oligo 1中还存在一个“强沉默”的亚群，在这些细胞中，沉默效率非常高，导致acetyl-CoA同位素标记比例大幅降低。在ACLYkd oligo 2中，acetyl-CoA池的标记程度以及GFP报告基因强度显示出更均一的分布。M+2峰是最能表现出ACLYkd oligo1细胞中“强沉默”群体的低acetyl-CoA标记表型的质谱峰。M+8峰则为对照组细胞的特征标记峰。M+2和M+8之间的差异可以作为显示异质性的指标，用于展示葡萄糖对细胞质中acetyl-CoA的相对贡献。因此，13C-SpaceM能够检测ACLY敲降细胞中的异质性，并识别不同的亚群体。这种单细胞和空间异质性无法通过整体分析揭示，显示了13C-SpaceM方法的独特优势。图6. 细胞ACLY敲降后acetyl-CoA的同位素标记程度分析（点击查看大图）05肿瘤组学中氨基酸合成异质性的空间组学分析研究人员分析了从横向植入表达突变型异柠檬酸脱氢酶（IDH）和红色荧光蛋白（RFP）的GL261胶质瘤细胞的小鼠大脑组织切片。在采集组织前的48小时，小鼠被喂食未标记的或含有U-13C葡萄糖的液体饮食。首先，研究人员分析了12C-葡萄糖饮食的肿瘤携带小鼠大脑切片中的酯化脂肪酸组成。通过比较质谱TIC与显微镜明场和荧光成像，发现整个大脑（包括肿瘤区域）的质谱离子响应很高（图7a）。测试过程中，肿瘤区域与组织切片的其余部分分别采用10μm和50μm激光分辨率进行分析。对不同脂肪酸的空间分析揭示了在非肿瘤携带的脑半球组织中，脂肪酸丰度存在高度的异质性，我们可以仅根据它们的脂肪酸组成来识别的某些结构，如胼胝体和前连合部，这两个区域都富含油酸（18:1）且棕榈酸（16:0）、硬脂酸（18:0）和花生四烯酸（20:4）的含量低。有趣的是，尽管棕榈酸、油酸、硬脂酸和花生四烯酸在肿瘤和周围的大脑组织中的含量相似，肉豆蔻酸（14:0）和棕榈酸（16:1）在肿瘤组织中则明显增加。与大脑其它部分相比，肿瘤中必需脂肪酸亚麻油酸（18:2）和α/γ亚麻酸（18:3）也明显增高。之后，研究人员分析了喂食含有U-13C葡萄糖饮食的小鼠肿瘤组织，从肿瘤组织中选择性分离出的5种主要从头合成的脂肪酸的同位素分布（图7c）。三种饱和脂肪酸肉豆蔻酸（14:0）、棕榈酸（16:0）和硬脂酸（18:0）的13C摄入丰度较高，同位素分布最大分别可至M+10，M+12和M+14。其中，肉豆蔻酸M+0的强度极低，几乎完全源自脂肪酸从头合成。由于肉豆蔻酸对一些重要信号蛋白的翻译后修饰很重要，这一发现表明胶质瘤可能选择性地上调肉豆蔻酸的合成以促进自身生长。相比之下，两种单不饱和脂肪酸，棕榈酸（16:1）和油酸（18:1）的M+0同位素的相对丰度较高。硬脂酸和油酸的M+2同位素丰度明显增加，表明它们是由未标记的前体（即棕榈酸和棕榈酸）延长形成的。研究人员进一步利用棕榈酸的同位素分布计算acetyl-CoA池中源自葡萄糖的比例，发现肿瘤组织内的该比例同样具有显著的空间异质性（图7d）。图7. 小鼠脑胶质瘤组织内部脂肪酸代谢空间异质性分析（点击查看大图）总结本文作者开发了一种全新的单细胞代谢流成像检测方法，将超高激光分辨率的大气压MALDI与高分辨率、高灵敏度的质谱检测器相结合，对细胞和肿瘤组织内的葡萄糖依赖性脂肪酸从头合成途径实现单细胞层面的空间分析。不仅为单细胞水平空间探测代谢活动提供了新的方法，还为正常和癌症组织中的脂肪酸摄取、合成和修饰分析提供了前所未有的视角。参考文献：1. Buglakova E, Ekelö f M, Schwaiger-Haber M, et al. 13C-SpaceM: Spatial single-cell isotope tracing reveals heterogeneity of de novo fatty acid synthesis in cancer. Preprint. bioRxiv. 2024 2023.08.18.553810. Published 2024 Feb 28. doi:10.1101/2023.08.18.5538102. Rö hrig F, Schulze A. The multifaceted roles of fatty acid synthesis in cancer. Nat Rev Cancer. 2016 16(11):732-749. doi:10.1038/nrc.2016.893. Metallo CM, Gameiro PA, Bell EL, et al. Reductive glutamine metabolism by IDH1 mediates lipogenesis under hypoxia. Nature. 2011 481(7381):380-384. Published 2011 Nov 20. doi:10.1038/nature106024. Wise DR, Ward PS, Shay JE, et al. Hypoxia promotes isocitrate dehydrogenase-dependent carboxylation of α-ketoglutarate to citrate to support cell growth and viability. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 108(49):19611-19616. doi:10.1073/pnas.11177731085. Kamphorst JJ, Chung MK, Fan J, Rabinowitz JD. Quantitative analysis of acetyl-CoA production in hypoxic cancer cells reveals substantial contribution from acetate. Cancer Metab. 2014 2:23. Published 2014 Dec 11. doi:10.1186/2049-3002-2-236. Schug ZT, Peck B, Jones DT, et al. Acetyl-CoA synthetase 2 promotes acetate utilization and maintains cancer cell growth under metabolic stress. Cancer Cell. 2015 27(1):57-71. doi:10.1016/j.ccell.2014.12.002如需合作转载本文，请文末留言。

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河南省儿童医院郑州儿童医院2022年第三批科研设备采购项目-公开招标公告 河南省-郑州市-金水区 状态：公告 更新时间： 2022-10-20 中小微企业融资申请 项目概况 河南省儿童医院郑州儿童医院2022年第三批科研设备采购项目招标项目的潜在投标人应在“郑州市公共资源交易中心电子交易平台（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/TPBidder/）”，凭企业CA数字证书直接下载招标文件。尚未办理企业CA数字证书的，请登录郑州市公共资源交易中心网站（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/），查阅网站首页“通知公告”或“CA及签章办理流程”中《关于数字证书(CA)互认功能上线试运行的通知》（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/tzgg/20200612/9db87633-2aec-4d6f-b692-a167ec8c11d6.html），及时办理CA数字证书及电子签章，并完成市场主体库相关信息。获取招标文件，并于2022年11月11日10时00分（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 1、项目编号：郑财招标采购-2022-322 2、项目名称：河南省儿童医院郑州儿童医院2022年第三批科研设备采购项目 3、采购方式：公开招标 4、预算金额：12,569,000.00元 最高限价：12569000元序号 包号 包名称 包预算（元） 包最高限价（元） 1 A包 单细胞蛋白质表达定量分析系统 1573000 1573000 2 B包 智能细胞制备系统 1040000 1040000 3 C包 质谱流式技术 6520000 6520000 4 D包 全自动磁性细胞分选仪 1000000 1000000 5 E包 高分辨率细胞能量代谢分析系统（含荧光检测系统） 1320000 1320000 6 F包 气相液氮罐 1116000 1116000 5、采购需求（包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等） 5.1项目简要说明：河南省儿童医院郑州儿童医院2022年第三批科研设备采购项目，详见第五章技术标准及要求。5.2包段划分：本项目共划分六个标段。5.3交货期：合同签订后90日历天内；5.4质保期：3年；5.5质量要求：合格。 6、合同履行期限：同交货期7、本项目是否接受联合体投标：否 8、是否接受进口产品：是 9、是否专门面向中小企业：否 二、申请人资格要求： 1、满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2、落实政府采购政策满足的资格要求： 本项目执行节约能源、保护环境、扶持不发达地区和少数民族地区、促进中小微企业发展、支持监狱企业、促进残疾人就业等相关政府采购政策。 3、本项目的特定资格要求 3.1、投标货物符合中华人民共和国国务院令第 650 号《医疗器械监督管理条例》及中华人民共 和国国务院令第 680 号《国务院关于修改《医疗器械监督管理条例》的决定》相关规定，取得医疗器械注册证或医疗器械产品相关备案凭证（如有）。3.2、国内产品的制造商须具有医疗器械生产许可证（如有）；代理商（经销商）须具有医疗器械经营许可证或医疗器械经营备案凭证（如有）。3.3、根据《关于在政府采购活动中查询及使用信用记录有关问题的通知》(财库[2016]125号) 和豫财购[2016]15号的规定，对列入失信被执行人、税收违法黑名单（重大税收违法失信主体）、政府采购严重违法失信行为记录名单的企业，拒绝参与本项目政府采购活动（查询渠道：“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）查询：列入失信被执行人、税收违法黑名单（重大税收违法失信主体）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）：政府采购严重违法失信行为记录名单）注：采购代理机构在开标当天将对所有参与本项目投标的供应商的信用情况（失信被执行人、税收违法黑名单（重大税收违法失信主体）、政府采购严重违法失信行为记录名单）进行查询、打印留存。若在开标当天查询到供应商有相关负面信息的，则该供应商为无效供应商。3.4、单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得参加同一合同项下同一标段的政府采购活动【 开标当天，代理机构通过“ 国家企业信用信息公示系统” （www.gsxt.gov.cn/corp-query-homepage.html）查询股东信息】。3.5、本项目不接受联合体投标。 三、获取招标文件 1.时间：2022年10月21日 至 2022年10月27日，每天上午00:00至12:00，下午12:00至23:59（北京时间，法定节假日除外。） 2.地点：“郑州市公共资源交易中心电子交易平台（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/TPBidder/）”，凭企业CA数字证书直接下载招标文件。尚未办理企业CA数字证书的，请登录郑州市公共资源交易中心网站（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/），查阅网站首页“通知公告”或“CA及签章办理流程”中《关于数字证书(CA)互认功能上线试运行的通知》（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/tzgg/20200612/9db87633-2aec-4d6f-b692-a167ec8c11d6.html），及时办理CA数字证书及电子签章，并完成市场主体库相关信息。 3.方式：供应商凭CA密钥登录“郑州市公共资源交易中心网”点击“交易主体登录”下载所含格式（*.ZZZF）的采购文件及资料。 4.售价：0元 四、投标截止时间及地点 1.时间：2022年11月11日10时00分（北京时间） 2.地点：郑州市公共资源交易中心电子交易平台（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/TPBidder/）加密上传；供应商无需到交易中心现场参加开标会议，评标委员会不再对投标文件中涉及的相关资料原件进行验证。所有投标单位不需提供证书原件 五、开标时间及地点 1.时间：2022年11月11日10时00分（北京时间） 2.地点：郑州市公共资源交易中心门户网站远程开标大厅（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/BidOpening）。 六、发布公告的媒介及招标公告期限 本次招标公告在《河南省政府采购网》、《郑州市政府采购网》、《郑州市公共资源交易中心网》、《中国招标投标公共服务平台》、《河南省电子招标投标公共服务平台》上发布， 招标公告期限为五个工作日 。 七、其他补充事宜 备注：1）所有供应商应提前30分钟，登录“郑州市公共资源交易中心门户网站远程开标大厅”进行远程开标准备工作。登录后，须先进行签到，其后应一直保持在线状态，保证能准时参加开标大会、投标文件的解密、现场答疑澄清等活动。2）投标人应认真学习郑州市公共资源交易中心通知公告栏发布的《郑州市公共资源交易中心关于不见面开标大厅系统升级的通知》（网址：http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/tzgg/20220311/cfa4db9c-75b0-493b-9f21-be25cf2c6a8d.html），根据手册及郑州市公共资源交易中心发布的相关补充通知要求做好不见面开标的准备工作，并按要求设置参与不见面开标的电脑环境，否则由此可能引起的、解密失败或无法解密等问题由投标人自行承担。3)、是否接受进口产品：智能细胞制备系统不接受进口产品；其余设备接受进口产品 八、凡对本次招标提出询问，请按照以下方式联系 1. 采购人信息 名称：河南省儿童医院郑州儿童医院 地址：郑州市金水区郑东新区农业东路与龙湖外环东路交叉口 联系人：刘刚 联系方式：0371-85515732 2.采购代理机构信息（如有） 名称：河南省机电设备国际招标有限公司 地址：河南省郑州市东明路187号金成大厦B座10层招标一部 联系人：王富祯 李金泽 联系方式：0371-65528803 3.项目联系方式 项目联系人：王富祯 李金泽 联系方式：0371-65528803 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 $('.clickModel').click(function () { $('.modelDiv').show() }) $('.closeModel').click(function () { $('.modelDiv').hide() }) 基本信息 关键内容：流式细胞仪,单细胞分析仪,液氮罐 开标时间：2022-11-11 10:00 预算金额：1256.90万元 采购单位：河南省儿童医院郑州儿童医院 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：河南省机电设备国际招标有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 河南省儿童医院郑州儿童医院2022年第三批科研设备采购项目-公开招标公告 河南省-郑州市-金水区 状态：公告 更新时间： 2022-10-20 中小微企业融资申请 项目概况 河南省儿童医院郑州儿童医院2022年第三批科研设备采购项目招标项目的潜在投标人应在“郑州市公共资源交易中心电子交易平台（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/TPBidder/）”，凭企业CA数字证书直接下载招标文件。尚未办理企业CA数字证书的，请登录郑州市公共资源交易中心网站（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/），查阅网站首页“通知公告”或“CA及签章办理流程”中《关于数字证书(CA)互认功能上线试运行的通知》（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/tzgg/20200612/9db87633-2aec-4d6f-b692-a167ec8c11d6.html），及时办理CA数字证书及电子签章，并完成市场主体库相关信息。获取招标文件，并于2022年11月11日10时00分（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 1、项目编号：郑财招标采购-2022-322 2、项目名称：河南省儿童医院郑州儿童医院2022年第三批科研设备采购项目 3、采购方式：公开招标 4、预算金额：12,569,000.00元 最高限价：12569000元 序号 包号 包名称 包预算（元） 包最高限价（元） 1 A包 单细胞蛋白质表达定量分析系统 1573000 1573000 2 B包 智能细胞制备系统 1040000 1040000 3 C包 质谱流式技术 6520000 6520000 4 D包 全自动磁性细胞分选仪 1000000 1000000 5 E包 高分辨率细胞能量代谢分析系统（含荧光检测系统） 1320000 1320000 6 F包 气相液氮罐 1116000 1116000 5、采购需求（包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等） 5.1项目简要说明：河南省儿童医院郑州儿童医院2022年第三批科研设备采购项目，详见第五章技术标准及要求。5.2包段划分：本项目共划分六个标段。5.3交货期：合同签订后90日历天内；5.4质保期：3年；5.5质量要求：合格。 6、合同履行期限：同交货期 7、本项目是否接受联合体投标：否 8、是否接受进口产品：是 9、是否专门面向中小企业：否 二、申请人资格要求： 1、满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2、落实政府采购政策满足的资格要求： 本项目执行节约能源、保护环境、扶持不发达地区和少数民族地区、促进中小微企业发展、支持监狱企业、促进残疾人就业等相关政府采购政策。 3、本项目的特定资格要求 3.1、投标货物符合中华人民共和国国务院令第 650 号《医疗器械监督管理条例》及中华人民共 和国国务院令第 680 号《国务院关于修改《医疗器械监督管理条例》的决定》相关规定，取得医疗器械注册证或医疗器械产品相关备案凭证（如有）。3.2、国内产品的制造商须具有医疗器械生产许可证（如有）；代理商（经销商）须具有医疗器械经营许可证或医疗器械经营备案凭证（如有）。3.3、根据《关于在政府采购活动中查询及使用信用记录有关问题的通知》(财库[2016]125号) 和豫财购[2016]15号的规定，对列入失信被执行人、税收违法黑名单（重大税收违法失信主体）、政府采购严重违法失信行为记录名单的企业，拒绝参与本项目政府采购活动（查询渠道：“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）查询：列入失信被执行人、税收违法黑名单（重大税收违法失信主体）、中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）：政府采购严重违法失信行为记录名单）注：采购代理机构在开标当天将对所有参与本项目投标的供应商的信用情况（失信被执行人、税收违法黑名单（重大税收违法失信主体）、政府采购严重违法失信行为记录名单）进行查询、打印留存。若在开标当天查询到供应商有相关负面信息的，则该供应商为无效供应商。3.4、单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得参加同一合同项下同一标段的政府采购活动【 开标当天，代理机构通过“ 国家企业信用信息公示系统” （www.gsxt.gov.cn/corp-query-homepage.html）查询股东信息】。3.5、本项目不接受联合体投标。 三、获取招标文件 1.时间：2022年10月21日 至 2022年10月27日，每天上午00:00至12:00，下午12:00至23:59（北京时间，法定节假日除外。） 2.地点：“郑州市公共资源交易中心电子交易平台（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/TPBidder/）”，凭企业CA数字证书直接下载招标文件。尚未办理企业CA数字证书的，请登录郑州市公共资源交易中心网站（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/），查阅网站首页“通知公告”或“CA及签章办理流程”中《关于数字证书(CA)互认功能上线试运行的通知》（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/tzgg/20200612/9db87633-2aec-4d6f-b692-a167ec8c11d6.html），及时办理CA数字证书及电子签章，并完成市场主体库相关信息。 3.方式：供应商凭CA密钥登录“郑州市公共资源交易中心网”点击“交易主体登录”下载所含格式（*.ZZZF）的采购文件及资料。 4.售价：0元 四、投标截止时间及地点 1.时间：2022年11月11日10时00分（北京时间） 2.地点：郑州市公共资源交易中心电子交易平台（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/TPBidder/）加密上传；供应商无需到交易中心现场参加开标会议，评标委员会不再对投标文件中涉及的相关资料原件进行验证。所有投标单位不需提供证书原件 五、开标时间及地点 1.时间：2022年11月11日10时00分（北京时间） 2.地点：郑州市公共资源交易中心门户网站远程开标大厅（http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/BidOpening）。 六、发布公告的媒介及招标公告期限 本次招标公告在《河南省政府采购网》、《郑州市政府采购网》、《郑州市公共资源交易中心网》、《中国招标投标公共服务平台》、《河南省电子招标投标公共服务平台》上发布， 招标公告期限为五个工作日 。 七、其他补充事宜 备注：1）所有供应商应提前30分钟，登录“郑州市公共资源交易中心门户网站远程开标大厅”进行远程开标准备工作。登录后，须先进行签到，其后应一直保持在线状态，保证能准时参加开标大会、投标文件的解密、现场答疑澄清等活动。2）投标人应认真学习郑州市公共资源交易中心通知公告栏发布的《郑州市公共资源交易中心关于不见面开标大厅系统升级的通知》（网址：http://zzggzy.zhengzhou.gov.cn/tzgg/20220311/cfa4db9c-75b0-493b-9f21-be25cf2c6a8d.html），根据手册及郑州市公共资源交易中心发布的相关补充通知要求做好不见面开标的准备工作，并按要求设置参与不见面开标的电脑环境，否则由此可能引起的、解密失败或无法解密等问题由投标人自行承担。3)、是否接受进口产品：智能细胞制备系统不接受进口产品；其余设备接受进口产品 八、凡对本次招标提出询问，请按照以下方式联系 1. 采购人信息 名称：河南省儿童医院郑州儿童医院 地址：郑州市金水区郑东新区农业东路与龙湖外环东路交叉口 联系人：刘刚 联系方式：0371-85515732 2.采购代理机构信息（如有） 名称：河南省机电设备国际招标有限公司 地址：河南省郑州市东明路187号金成大厦B座10层招标一部 联系人：王富祯 李金泽 联系方式：0371-65528803 3.项目联系方式 项目联系人：王富祯 李金泽 联系方式：0371-65528803

全日程更新|8月30日开播！31位嘉宾云聚第六届细胞分析网络会议iCCA2023（点击查看）8月31日，第六届细胞分析网络大会（iCCA2023）特设【单细胞分析技术】专题会场，12位嘉宾在线分享！在线免费向听众开放报名，欢迎报名参会！报名链接: https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icca2023  （点击报名）分会场设置日期上午下午08月30日类器官与器官芯片08月31日单细胞分析技术（上）：微流控/质谱单细胞分析技术（下）：测序/代谢组学09月01日细胞治疗产品的CMC质量控制分析细胞成像分析技术iCCA 2023 交流群 精彩报告 速览 微流控芯片质谱联用细胞药物代谢分析方法研究林金明 清华大学 教授【摘要】细胞是生物体结构和功能的基本单位。了解细胞的组成、结构和功能，探索细胞的生命活动，对于人类认知与掌控生物体生命活动的基本规律有着十分重要的意义。微流控芯片技术，结合先进的质谱检测、分子成像、生物信息学等技术，为细胞生物学研究提供了强有力的研究平台，也为改变细胞生物学的研究方式提供了可能。本次讲座将结合我们研究组近期的科研工作，简要介绍微流控芯片质谱联用技术在细胞药物代谢领域的进展和研究成果，探讨微流控芯片技术在中药的代谢分析研究中所面临的挑战和发展方向，为扩大其在生物医学领域的研究和应用提供参考和可能的思路。 基于有源数字微流控的单细胞分选和操控系统马汉彬 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 研究员【摘要】 相对于传统数字微流控，有源矩阵数字微流控基于薄膜半导体技术，其阵列规模、样本体积和操控精度均有指数级提升。该平台能够高效的生成大规模微滴阵列，无需借助微纳结构，便可实现单细胞微滴样本生成，并在二维平面内进行样本的可编程控制。高通量单细胞分泌分析技术研究陆瑶 中国科学院大连化学物理研究所 研究员【摘要】分泌是细胞的基本行为，介导通讯、免疫保护等功能。由于细胞存在异质性，往往只是细胞群中的小部分细胞主导分泌相关功能，群体细胞检测无法分辨这些多功能性细胞，必须发展单细胞分析工具进行相关研究、应用。但传统单细胞分泌分析技术存在检测信息不全面的不足，难以满足研究、应用需求。基于此，我们利用微流控芯片发展单细胞分泌因子多维、动态、互作等创新分析技术，显著提高了当前活体单细胞分泌分析技术检测能力，在药物/疫苗开发、疾病诊断、免疫学研究等领域具有重要的科学意义和十分广阔的应用前景。实时单细胞多模态分析仪的应用丁琳 江苏瑞明生物 高级产品经理【摘要】实时单细胞多模态分析仪的应用案例 （1）助力药物开发和药物载体开发； （2）检测细胞代谢标志物，信号分子和酶活为生物传感器开发提供表征工具。。单细胞结构脂质组学及生物医学应用马潇潇 清华大学 长聘副教授【摘要】单细胞分析是揭示细胞间异质性的关键技术，对基础生物学研究，疾病标志物筛查及新药研发均有重要意义。目前，单细胞脂质组分析仍面临诸多技术挑战。本报告介绍本团队在单细胞结构脂质组技术及应用方面的最新研究进展。单细胞固有电学特性高通量流式分析技术研究赵阳 中国科学院微电子研究所 副研究员【摘要】面对单细胞固有电学特性测不快、传感原理不明等难题，我们提出一种基于交叉压缩通道的检测方法，将检测通量提升了1万倍。并设计了一种基于物理模型快速求解器的实时阻抗流式细胞分析仪（piRT-IFC），实现了“细胞进，结果实时出”的全流程自动化处理能力，并验证其在未知细胞样本上具有相较神经网络加速方法更好的泛化能力。基于单细胞测序的肿瘤免疫研究：从机制到疗效预测胡学达北京百奥智汇科技有限公司 副总裁【摘要】 靶向 CTLA4、PD-1 和 PD-L1 等免疫检查点抑制剂（Immune Checkpoint inhibitor, ICI）的发现和临床应用彻底改变了癌症临床治疗的局面。免疫治疗为抗肿瘤带来突破，但只有部分患者发生响应，建立响应与持久性精准预测体系是目前该领域最关键的科学与临床问题。通过单细胞组学研究ICI治疗过程中肿瘤微环境免疫细胞动态演化规律与互作特征，能够发现具有抗肿瘤特异免疫响应驱动作用的细胞类型与分子标记。我们鉴别了不同患者对PD-1治疗不同耐药机制，寻找在响应或耐药患者中差异富集的细胞类型和特征表达基因，作为克服PD-1单抗耐药的治疗靶点创新智造助力单细胞组学标准化和规模化左亚军 深圳华大智造科技股份有限公司 产品市场中心产品经理【摘要】 创新智造助力单细胞组学标准化和规模化 1. MGI 单细胞组学全流程解决方案 2. 单细胞行业进入湿实验标准化时代 3. DNBelab C系列单细胞新品和应用案例。新一代中通量FISH技术、自动化仪器开发及其在精准诊断中的运用曹罡 深圳理工大学 教授【摘要】生物大分子（蛋白质、DNA、RNA等）在组织、细胞内的精确定位对生命体维持正常功能扮演着重要角色。在单细胞水平高通量的检测生物大分子的原位空间组学新技术对理解生命的重要生理功能及疾病的发生发展有着重要意义。目前从一代测序到高通量基因测序技术和单细胞测序都需要从细胞、组织提取核酸，丢失基因的空间位置与病理、组织学特征等信息，只能获得一个维度的基因序列信息。空间基因原位测序与原位检测技术可以整合基因序列信息与空间位置信息，必将对基因测序与病理诊断有着巨大的推动作用！近年来我们实验室开发了相关的高通量单细胞生物大分子（蛋白质、DNA、RNA等）空间组学和新一代FISH解析技术的开发及其仪器开发。此外，我们也将这些技术运用到肿瘤精准诊断中，以期推动肿瘤的精准治疗。单细胞核酸编码扩增分析赵永席 西安交通大学生命分析化学与仪器研究所 教授【摘要】团队开发的肿瘤类器官精准药物芯片筛选（Tumor Organoid Precision Medicine On-chip Screening Platform, TOPMOS）平台可在短时间内高通量培养出大小可控、均一性高的肿瘤类器官，实现高仿生化模拟体内微环境和高精度模拟体内药代动力学，能与现有常规检测设备匹配，实现多药物多浓度的快速药敏测试。单细胞转录组学解析前列腺管腔干细胞身份属性以及谱系可塑性郭旺昕 深圳湾实验室 博士后（高栋课题组）【摘要】前列腺成体干细胞身份属性的解析对研究前列腺组织的损伤修复和肿瘤起始都具有重要的意义。然而正常前列腺成体干细胞的身份属性存在巨大的争议，是前列腺研究领域悬而未决的重要科学问题。因此，我们利用单细胞转录组测序技术系统分析了35129个正常成年雄性小鼠前列腺细胞，发现前列腺管腔细胞可以分为Luminal-A、Luminal-B和Luminal-C三个细胞亚群。进一步阐述了Luminal-C细胞通过自我更新和分化维持前列腺管腔细胞谱系，证实了Luminal-C细胞可以作为前列腺肿瘤的起始细胞。单细胞测序技术与应用解析崔淼 深圳湾实验室 工程师/测序平台负责人【摘要】近几年来，单细胞测序技术发展迅速，与传统测序方法相比起来，其对解决生物材料的低获取量和生物异质性等问题尤为重要。凭借这一技术，研究者们可在单细胞水平上面研究生物进程和一些疾病的发生发展，包括肿瘤进化和癌变、早期胚胎发育、神经细胞异质性等。本次报告将从多方面逐一介绍单细胞测序技术：包括单细胞测序技术概念及发展历程、单细胞测序技术原理及实验设计、单细胞测序技术操作流程及注意事项、单细胞测序条件选择、单细胞测序技术应用等。温馨提示:1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。

时间：2018年11月29日 19:30 - 20:30内容简介：在特异的组织或细胞群中，实际存在大量的细胞类型，且每种细胞类型拥有大相径庭的细胞谱系和功能。而由这些细胞有机构成的组织、器官和生物个体或微生物群落，才是发挥完整的生物学功能的基础。单细胞研究（Single-cell Analysis）作为一种系统生物学研究方法，可以弥补传统方法存在的缺陷，在单细胞水平对生物信息进行解析。流式单细胞分选技术由于其高通量、多参数、低成本等特性一直作为单细胞分离的 zui jia 方法。本讲座给大家介绍了流式单细胞分选的上下游连接以及分选中主要注意环节。主讲人简介：宋兴辉浙江大学医学院公共技术平台副主任浙江大学医学院公共技术平台副主任，主持课题多项，曾在国内外期刊上发表多篇文章

Xevo MRT新品应用速递 在今年ASMS美国质谱年会上，由英国萨里大学和沃特世联合发布的一篇海报，介绍了一套单细胞脂质组学工作流程，这套工作流程采用ACQUITY™ Premier液相色谱(LC)与新型多反射飞行时间质谱Xevo™ MRT系统，以脂质标准品和培养的人白血病单核细胞系建立而得。 结果表明： Xevo MRT可实现单细胞脂质组学分析，具有优异的分辨率、灵敏度、动态范围和质量精度； FACS提供了一种将细胞制备用于单细胞MS分析的精简工作流程； 展示了一套可对各种细胞类型进行单细胞分析的精简LC-MS工作流程。 参数研究和优化 使用浓度为0.5 - 1,000 ng/mL的EquiSPLASH® (Avanti Polar Lipids)稀释系列，在不同参数下进行LC和MS性能基准测试。后续实验选择以粗体突出显示的条件。 色谱柱填料：C18、C30、C8 色谱柱柱长：50 mm、100 mm、150 mm 色谱柱内径：2.1 mm和1 mm 梯度时长：3.7 min、6 min、12 min、19 min、28 min、29 min 流速：0.1 - 0.4 mL/min 图1.浓度为1,000 – 5 ng/mL的18:1 d7 LPC的平均总峰面积。 图2.(A)18:1 d7 LPC的提取离子流图(EIC)和(B)相应的质谱图。50 pg，12 min梯度，10 Hz，MSE，C18 CSH(1.7 µm 2.1×100 mm)。 左右滑动查看更多工作流程 单细胞MS工作流程 选择THP-1、C1R和Jurkat细胞系进行研究。用含有EquiSPLASH(100 ng/mL)的IPA提取混合细胞，并稀释至10,000、1000、100、10和1个细胞/µL的浓度。 此外，通过荧光激活细胞分选术(FACS)将细胞以1、10和100个细胞/孔的数量分配到96孔板中，并用含有EquiSPLASH(10 ng/mL)的IPA进行提取。使用Xevo MRT分析脂质组，并通过Progenesis™ QI、MetaboAnalyst和Lipostar等软件包进行数据分析。 结果 1 THP-1、C1R和Jurkat的BPI显示各类脂质的性质和丰度存在明显差异(图3)。这些细胞的不同特征亦可通过PLS-DA图(未显示)予以确证。从该图可看出，除空白、媒介、内标物和QC样品之外，这些细胞类型相对于彼此的离散位置。 图3.(A)THP-1、(B)C1R和(C) Jurkat(10,000份混合细胞提取)细胞的BPI色谱图。 2 此外，在1、10和100个细胞之间，可以观察到混合细胞稀释法和通过FACS制备的细胞之间存在明显分离(图4)。 图4.(A)通过FACS制备的C1R细胞所得PLS-DA图，(B)使用混合细胞稀释法制备的C1R细胞所得PLS-DA图。使用Progenesis QI鉴定脂质，并借助MetaboAnalyst完成统计分析和图像创建。 3 Lipostar以高置信度标注了各种脂质类别，如图5中的TG 52:4所示，其置信度得分为89.76。 图5.(A)TG 52:4的匹配碎片离子(蓝色，原始MS2，绿色理论碎片离子)，置信度得分为89.76。使用Lipostar和MS/MS验证器工具标注THP-1混合细胞稀释法结果。(B)来自THP-1(10,000个细胞)的MS1数据；(C)来自THP-1(1个细胞)的MS1数据。 4 可以使用LC-MS Toolkit从原始数据中探寻标注的脂质，例如PC 36:2(图6)，此标注可以在整个稀释系列中看到。 图6.(A)从10,000个细胞到THP-1的单个细胞中所提取稀释混合细胞的PC 36:2([M+H]+，计算值m/z 786.6007)总强度。(B)为PC 36:2的代表性MS1谱图，质量精度为380 ppb。 5 THP-1(1000个细胞)的脂质特征突显出从细胞中所提取脂质的样品内动态范围，以及使用Xevo MRT检测超过5个数量级的此类脂质的能力，如图7所示。 图7.Xevo MRT检测到的THP-1细胞内脂质的动态范围。定量曲线由具有通过内部数据库鉴定所得初步鉴定结果的脂质特征组成。 后记 近年来，前沿科学工作者们越来越关注单细胞研究，这也对质谱仪提出了更高的要求，要求其有更高的灵敏度、分辨率及分析速度等，沃特世新发布的多反射高分辨质谱Xevo MRT在较高的扫描速度如100Hz下可实现十万质量分辨率，可对单细胞脂质组进行分析。 本文中使用了Lipostar新软件，可对脂质结构进行快速确认，具体功能详情介绍参见：代谢组学和脂质组学全新软件MARS和Lipostar 2，现在这两款新软件也在限时试用中，可扫描下方二维码进行申请。 △扫描申请试用啦！ 相关阅读： 沃特世推出Xevo MRT质谱仪，为高速、高分辨率的质谱分析树立全新性能标杆 沃特世Xevo MRT新产品发布会在北京圆满举行

为什么我们会感觉到饥饿？为什么进食之后会出现饱腹感？我们能感知到大脑与肠道的紧密联系，以往的研究认为这种感知与触觉、视觉、声音、气味和味觉通过受神经支配的上皮传感器细胞传递到大脑不同，肠道刺激的感知被认为涉及消化系统和中枢神经系统之间信号传递的肠道-大脑连接（gut-brain connection）是以激素转运为基础的，这种基于激素的信号传递大约需要10分钟。在肠道中，有一层上皮细胞将腔与下面的组织分开。分散在该层内的是称为肠内分泌细胞的可电兴奋细胞，它们感知摄入的营养物质和微生物代谢物。与味觉或嗅觉受体细胞一样，肠内分泌细胞在存在刺激时会激发动作电位。然而，与其他感觉上皮细胞不同，肠内分泌细胞和脑神经之间没有突触联系的描述。人们认为这些细胞仅通过激素（如胆囊收缩素）的缓慢内分泌作用间接作用于神经。尽管它在饱腹感中起作用，但胆囊收缩素的循环浓度仅在摄入食物后几分钟达到峰值，并且通常在用餐结束后。这种差异表明大脑通过更快的神经元信号感知肠道感觉线索。来自美国杜克大学医学院的科学家们，利用Milo，揭示迷走神经（vagus nerve）可直接连接着肠道与中枢神经系统。相关研究结果发表在Science期刊上，标题为“A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction”。Milo单细胞Western Blot 验证肠分泌细胞存在神经突触相关蛋白本文使用与小肠类器官或纯化的肠内分泌细胞共培养的结节神经元，在体外重现了神经回路。并结合单细胞定量实时聚合酶链反应和单细胞Western Blot（Milo）共同对突触蛋白进行检测和评估。利用Milo在蛋白水平进行了进一步的验证：单细胞蛋白质印记结果显示83%肠内分泌细胞含有synapsin-1（分析的198 CckGFP细胞中的164个），与其他肠上皮细胞相比，纯化的CCK-肠内分泌细胞表达突触粘附基因Efnb2、Lrrtm2、Lrrc4 和 Nrxn2，表明这些上皮传感器具有形成突触的机制。为了确定与肠内分泌细胞接触的突触的神经元的来源，本文使用了一种改良后的狂犬病毒(DG-rabies-GFP，能感染神经元，但缺少跨突触传播所需的G糖蛋白)，发现在肠道类器官中，狂犬病比其他上皮细胞更喜欢感染肠内分泌细胞。并且肠内分泌细胞与迷走神经元突触，通过使用谷氨酸作为神经递质，在几毫秒内转导肠腔信号。这些突触连接的肠内分泌细胞（神经足细胞）形成的神经上皮回路通过一个突触将肠腔与脑干连接起来，为大脑打开一条物理管道，以突触的时间精度和空间分辨率感知肠道刺激。也正是这些突触信号神经足细胞告诉大脑肠道中发生的事情，对我们吃的食物做出一定的反馈。

据美国物理学家组织网近日报道，最近，加拿大英属哥伦比亚大学与英属哥伦比亚癌症研究所、转化与应用基因组学中心合作，开发出一种硅酮材料的芯片实验室技术，能让每个细胞像弹球机里的球一样各就各位，然后进行基因检测。这种“单细胞基因分析”技术使基因检测更加灵敏迅速，有助于肿瘤分析和临床疾病的诊断。本周出版的《美国国家科学院院刊》对该芯片实验室进行了详细介绍。 　　这种芯片实验室大小跟一个9伏电池相当，能同时分析300个细胞。研究人员设计了一种路线，用液体载运细胞通过显微管道和一个个小阀门，当细胞挨个进入各自的小空位时，它们的RNA就会被提取出来，经过复制用于进一步分析。 　　标准基因检测要求使用大量细胞，才能得出由上千万不同细胞平均化以后的“综合图像”，这会掩盖细胞的真实属性和它们之间的相互作用。“这就好比用混合水果慕丝来研究草莓和树莓为什么不一样。”领导该研究的高通量生物中心副教授卡尔汉森介绍说，而单细胞分析正在成为基因研究中的黄金手段，因为即使是从同一肿瘤组织中采集的样本，也包含了正常细胞和多种癌细胞类型，而单细胞分析显出极微小的差异。 　　此外，这种芯片实验室几乎将所有细胞分析过程整合在了一起，不仅能分离细胞，还能用化学试剂将细胞混合起来，通过检测反应过程中的荧光发射获得它们的基因编码。所有这些都能在芯片上完成，不仅操作简单，而且成本效益高。

随着单细胞测序技术的快速发展，科研工作者们可对每个独一无二的单细胞进行分析，认识到细胞间的异质性，深入了解如胚胎发育早期的分化特征、肿瘤微环境中的非均质性、罕见循环肿瘤细胞的转录组等等以往传统高通量测序方法难以攻克的领域。单细胞分析的应用已进入百花齐放的时代，涵括神经生物学、癌症、免疫学、微生物学、胚胎发育、临床诊断等多个领域。单细胞测序分析的第一步，即是单细胞样品的制备，同时确保其生物完整性不被破坏。高质量的样品制备影响着后续单细胞分析成功与否。高活性、无细胞碎片且均一的单细胞悬液可使测序结果在完整性、真实性、数据可重复性得到提升。最常见细胞分离的方法可用MACS磁珠或流式细胞仪进行目的细胞分选与富集。单细胞测序流程利用流式细胞分选法富集目的细胞群体缩小研究范围，对单细胞群体可进一步精细化解读。尤其在研究罕见细胞族群，单细胞测序前先以流式细胞分选富集稀有细胞，可大大增加实验数据真实性与可靠性。现今已有愈来愈多单细胞测序研究结合流式细胞分选，筛选目的细胞、过滤死细胞减少样本中無效细胞的比例，提高单细胞文库构建的成功率以及后续的数据质量，让单细胞测序更有深度与广度分析实验数据，推动进一步研究范畴。传统高压液滴分选仪分选单细胞传统液滴式流式细胞分选(Droplet cell sorter)，将目的细胞利用适宜的荧光标记。经荧光染色或标记的单细胞悬液，被高压压入流动室内，在鞘液的包裹和推动下，细胞被排成单列，以一定速度从流动室喷口喷出。通过相应荧光检测及充电，获得目的细胞，实现单细胞分离。然而操作过程中，分选的细胞相继受到高压、充电带有电荷、减压的刺激，常导致分选的目的细胞在分类过程中的损伤和溶解，活细胞回收率不高；即使回收的活细胞也因分选过程受刺激影响细胞基因转录图谱表现，无法维持其生物完整性。传统高压液滴分选仪进行单细胞分选Adapted from Technologies for Single-Cell IsolationInt. J. Mol. Sci. 2015, 16美天旎MACSQuant® Tyto® 革命性的细胞分选仪专利的微芯片技术，精准地控制阀门开合以进行细胞分选，该仪器的特性在于整个分选过程在一次性使用的全封闭样本舱(cartridge) 中进行，且无需鞘液、避免了样本污染和残留风险。上样简单、自动进行分选设置，无需操作人员进行高强度与长时间的培训就能轻松操作。由于实际分选过程都在样本舱进行，不会损失珍贵的样本材料；阳性和阴性分选组份均可在无菌洁净操作台内轻松回收。细胞不会受到高压、电荷及减压刺激，不同于传统的液滴分选仪，这种温和的分选方法可最大保持细胞活性和功能，即使经过多次分选，细胞活性也不会受影响，充分表明这种阀门介导的分选机制具有温和性质。美天旎MACSQuant® Tyto® 细胞分选仪与样本舱功能示意图。A. 美天旎MACSQuant® Tyto® 细胞分选仪；B. 样本舱；C.独特微芯片技术的分选示意图。单细胞测序前，使用美天旎MACSQuant® Tyto® 细胞分选仪（MQ Tyto）进行目的细胞分选富集。分选过程不受到高压、电荷、减压与剪切力刺激，作用温和不影响细胞生物功能完整性，维持细胞基因转录图谱表现，提高细胞存活率与回收率。位于美国加州大学(University of California, Irvine- UCI)的Dr. Kai kessenbrock研究团队致力于研究机体正常组织内环境稳态和乳腺癌中的细胞通讯。他们在单细胞水平上系统性分析研究乳腺干细胞微环境(stem cell niche)中细胞通讯的机制和乳腺上皮組織内的异质性，进一步加深对早期肿瘤发生过程中系统性变化的理解；最终目的是开发用于早期检测的生物标记物以及改善乳腺癌的治疗策略。Dr. Kai kessenbrock团队在FVB小鼠取出小鼠乳腺组织，分别以美天旎MACSQuant® Tyto® 细胞分选仪(MQ Tyto)与传统液滴式流式细胞分选(Droplet cell sorter)分离乳腺上皮细胞(CD49f+/EpCAM+)后，标记建库并进行单细胞测序；比较两种不同的流式细胞方法分选后，所获得的测序数据真实性与可靠性，也进行分选后的细胞培养，观察细胞存活与功能。小鼠乳腺上皮细胞分离与单细胞建库 (Data kindly provided by Quy Nguyen, UCI)1. MQ Tyto可有效分选出不同乳腺上皮细胞亞型（Luminal 1, Luminal 2, Basal-like subtypes），基因转录图谱完整呈现。聚类分析与差异基因热图展示2. 经由MQ Tyto分选，每个单细胞可捕获更多的mRNA数量(UMI)，获得更多可分析的基因数(Genes)；显示MQ Tyto保留了细胞的完整性。质控图3. 传统液滴式流式(Droplet cell sorter)细胞分选后细胞应激基因表现明显上调。这主要是来自于细胞分选操作过程中所受到的外力刺激，而非原始组织环境细胞的真实表现。应激基因表现量展示4. 细胞分选后，持续培养七天乳腺上皮细胞并形成乳腺球(mammosphere formation)进行计数。结果显示MQ Tyto组形成更多的乳腺球，表示其MQ Tyto分选后的上皮细胞维持其功能性与高存活率。综上，利用MQ Tyto对目的细胞进行分离与富集，作用温和不影响细胞生物功能完整性，维持细胞基因转录图谱表现，提高细胞存活率与回收率，开启单细胞测序成功的第一步。

近日，清华大学欧阳证教授课题组在analytical chemistry上发表了single-cell mass spectrometry analysis of metabolites facilitated by cell electro-migration and electroporation，且以acs editors' choice形式亮点报道。 文章介绍了基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法，该方法无需细胞高精度操控平台，仅通过对单细胞施加一定序列的电压，即可实现对单个酵母等具有细胞壁的细胞内代谢物的可控释放与质谱分析。 acs美国化学会报道： acs 编辑良择 | 基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法通讯作者：欧阳证，清华大学作者：zishuai li (李自帅)，zhengmao wang (王正茂)，junmin pan (潘俊敏)，xiaoxiao ma (马潇潇)，wenpeng zhang (张文鹏)，zheng ouyang (欧阳证) 单细胞分析对研究细胞在转录组学、蛋白组学以及代谢组学等方面的异质性有着重要的意义。目前，科学家们开发了大量的单细胞分析方法和技术，例如荧光分析法、微流控芯片、流式细胞仪、单细胞测序等。质谱分析，因其低样品消耗量、高灵敏度、高定量准确性等优势，已经被广泛应用于单细胞蛋白组学、脂质组学和代谢组学分析中。然而，目前大部分的单细胞质谱分析方法，都需要依托于高精度操作平台，这给单细胞分析技术的应用带来了一定的挑战。 清华大学欧阳证教授课题组报道了一种基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法。该方法无需细胞高精度操控平台，仅通过对单细胞施加一定序列的电压，即可实现对单个酵母等具有细胞壁的细胞内代谢物的可控释放与质谱分析。如图1所示，在硼玻璃纳喷管中加入适当体积(约0.5 μl)的细胞悬浮液(约104细胞/ml)，该溶液内平均只含有单个细胞。由于细胞表面通常带负电，通过非接触式电极对溶液施加直流负电压，使细胞迁移到纳喷管尖端，并在针尖处封闭一段超小体积(约1.5 pl)的液体。之后施加高压脉冲电压，在细胞膜表面形成电穿孔，细胞内代谢物即释放到前端的超小体积液体中，从而避免了细胞内代谢物的过度稀释。最后，采用非接触式电极加压，由纳升电喷雾离子化将该部分溶液离子化并进行质谱分析。图1. 基于细胞电迁移-电穿孔的单细胞质谱分析方法 该研究中，首先用酵母细胞进行了方法验证。如图2所示，从离子流热图中可以看出，施加脉冲电压后，在质荷比m/z 50到800的范围内出现了大量的代谢物离子信号。图2b-c中比较了施加脉冲电压前后的单细胞分析质谱图。通过精确质量对比、串级质谱分析等方法，该课题组在单个酵母细胞内检测到了71种代谢物。图3a-f展示了几种典型代谢物的串级质谱谱图。 图2. (a)质谱离子流热图。在5 s时刻施加了高压脉冲电压。(b)负离子模式。(c)正离子模式。 图3. 负离子模式下单酵母菌代谢产物典型的串级质谱谱图 (a) glu, (b) gsh, (c) amp, (d) adp, (e)atp, (f) udp-hex. 除了酵母细胞，该方法还可用于其他种类的具有细胞壁结构的单细胞菌类的高灵敏度质谱分析。图4展示了莱茵衣藻(chlamydomonas reinhardtti)、杜氏盐藻(dunaliella salina)、斜生栅藻(scenedesmus obliquus)、绿眼虫(euglena viridis)的单细胞分析质谱图。图4. 不同种类细胞的单细胞质谱谱图。从内向外依次为：莱茵衣藻，杜氏盐藻，斜生栅藻，绿眼虫。 此外，该课题组还研究了不同培养环境下，单个细胞内代谢物相对含量的变化情况。将两组莱茵衣藻细胞，分别在有/无光照条件下培养24小时，之后采用本方法进行单细胞内代谢物的质谱分析。单细胞质谱分析表明，在黑暗条件下，衣藻细胞内的卡尔文循环内的碳固定被终止，细胞内有氧呼吸强度下降，糖酵解代谢增强。此时，细胞的光合作用停止，细胞通过糖酵解分解糖类以提供基本的代谢需求，同时降低有氧呼吸强度以维持生存。图5. 黑暗条件下的莱茵衣藻单细胞内部分代谢物强度比值变化。 本研究的相关结果已发表在analytical chemistry，并以acs editors' choice形式亮点报道。该论文得到了国家自然科学基金项目的支持。 文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.analchem.0c02147

环形RNA是一类在真核细胞中广泛存在的内源性非编码RNA分子，在生物体发育过程中发挥重要作用。之前研究已在不同物种中鉴定出数百万个环形RNA分子，并产生了大量用于揭示生物体组织表达模式的环形RNA数据资源。然而，由于大多数环形RNA表达量较低，传统的转录组测序方法无法表征单个细胞环形RNA表达谱系特征及异质性。近年来，随着单细胞全长转录组测序技术的发展，已可对单个细胞中环形RNA进行捕获测定。尽管效率较低，仍可部分揭示单细胞分辨率下环形RNA的表达模式。因此，单细胞水平的环形RNA表达及功能研究已成为该领域重点关注的问题。 中国科学院北京生命科学研究院研究员赵方庆团队致力于环形RNA方面的研究。6月10日，该团队在《自然-通讯》（Nature Communications）上，发表了题为Exploring the cellular landscape of circular RNAs using full-length single-cell RNA sequencing的研究论文。该研究基于海量单细胞全长转录组测序数据集，实现了单细胞分辨率下环形RNA的高效识别及深度挖掘，基于大规模时空组学数据的整合分析，探索了环形RNA的细胞异质性，揭示了环形RNA作为细胞类型标志物的应用潜力。该研究将目前环形RNA研究从传统组织水平提升至单细胞水平，为探究不同细胞类型中环形RNA的生物学功能提供了重要的数据资源和分析技术。 科研人员收集整理了171个已发表的单细胞全长转录组数据集（图1），包含人和小鼠中58种组织和细胞类型，共计172,137个细胞。同时，研究建立了基于单细胞转录组数据的环形RNA识别和整合分析方法，在人和小鼠中共识别出40,604和131,533个高度可靠的环形RNA分子。基于以上数据所生成的单细胞环形RNA综合表达图谱，为环形RNA的研究提供了有力的数据支持，并为揭示环形RNA在不同细胞类型及发育阶段的动态变化提供了重要资源。 该研究深度剖析了单细胞数据中环形RNA的表达模式，发现它们在不同细胞类型上具有高度特异性。研究对小鼠大脑不同细胞类型中环形RNA的表达的分析表明，抑制性和兴奋性神经元的差异性表达与RNA结合蛋白的表达具有高度相关性。此外，研究观察到胚胎发育不同阶段的特征性环形RNA，阐释了环形RNA从母体来源至合子表达发生的动态转变过程。 进一步地，基于单细胞测序技术可有效的揭示肿瘤发展和转移过程中细胞水平的异质性，研究建立了20名乳腺癌患者的单细胞数据集，分析发现环形RNA在正常和肿瘤细胞的上皮间质转换过程中的表达规律和潜在功能。研究筛选出人和小鼠中细胞类型特异性环形RNA，并验证了其可作为生物标志物在解析肿瘤浸润性免疫细胞中的适用性。最后，研究构建了目前首个单细胞环形RNA数据分析和资源平台——circSC（http://circatlas.biols.ac.cn）（图2），为环形RNA研究奠定了独特而重要的数据和技术基础。 研究工作得到国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金基金重点项目和国家重点研发计划的支持。赵方庆团队致力于建立高效的算法模型和实验技术，探索人体微生物与非编码RNA的结构组成与变化规律，解析它们与人类健康和疾病的关系。近年来，相关成果先后发表在Cell（2020）、Gut（2022/2020/2018）、Nature Biotechnology（2021）、Nature Computational Science（2022）、Nature Communications （2022a/2022b/2021/2020/2017/2016）、Genome Biology（2021/2020/2016）、Molecular Biology and Evolution（2022）、ISME J（2019）等上，这些研究丰富了科学家对人体微生物与非编码RNA多样性、结构组成与功能的认识，并为相关数据挖掘及功能机制研究提供了重要方法学工具。 　　论文链接 图1.基于单细胞全长转录组的环形RNA识别和整合分析 图2.环形RNA单细胞表达图谱及数据平台——circSC 精彩会议预告：点击图片免费报名参加“第五届基因测序网络大会”

单细胞测序在疾病诊断和细胞异质性研究中发挥着重要作用。然而目前的单细胞测序手段需要将细胞消化并裂解才能够进行，而细胞状态在这一操作中不可避免的会发生改变，因此很难掌握细胞真实的基因表达情况，尤其对于基因通路上表达变化的检测为不利。近期苏伊士理工大学使用FluidFM创建了一种原位活细胞基因测序方法，这种方法能够在不杀死细胞的情况下完成对细胞的测序工作。通过这种技术该团队成功完成单细胞RNA基因测序，并通过这种方法检测到了细胞的基因表达和细胞周期状态变化。下面本文就这项工作的具体内容进行阐述。1. Live-Seq测序技术简述由于单个细胞的RNA总量仅有10 pg。为了实现无损的单细胞测序，该团队先使用FluidFM对现有的scRNA-Seq单细胞测序的方法进行了优化。为了尽可能的接近Smart-Seq的测试条件，该团队采用了先将缓冲液吸入探针，然后再进行细胞提取的操作。这样可以确保所提取的RNA能够很快与缓冲液混合，从而避免RNA的降解。通过这一方法，该团队成功实现了IBA细胞的测序，证明了这种方法的可行性（图1）。图1. Live-Seq技术a. Live-Seq技术的示意图和代表图片，黑色箭头指代液面；b. IBA细胞测序的质量控制图（n=10）。2. Live-Seq技术分析细胞系和细胞状态为了证实Live-Seq的有效性，该团队对多种细胞系进行了测序，这其中包括IBA细胞、小鼠脂肪干细胞和祖细胞（ASPCs）以及脂多糖处理的RAW264.7细胞和Mock处理的RAW264.7细胞。通过对这些细胞系进行测序发现，该方法能够区分上述细胞系，并且在特征基因检测中能够找到每种细胞所对应的特征基因，证明了Live-Seq方法的有效性（图2）。图2. Live-Seq单细胞测序区分细胞型及细胞状态a. 实验方法示意图，使用LPS和PBS对RAW细胞进行处理；b. 前500个高度易变基因的tSNE图；c. 前十的细胞型、细胞状态差别基因的热图；d. 小鼠基因图谱预测，使用前100个标记基因的团簇；e. Live-Seq对比scRNA-Seq的锚点分析，显示两者没有显著差异。3. Live-Seq技术对细胞的活力基本没有影响Live-Seq技术的显著优势在于提取过程中不会破坏细胞。通过对提取前后的测序对比可以发现，提取组与空白组之间的团簇没有显著性差异。并且通过对细胞形态的观察，发现细胞的形态基本没有改变，并且多数细胞仍然能够正常分裂（图3）。图3. Live-Seq对细胞活力的影响a. 细胞实验的示意图；b. Live-Seq测序后不同时间点（1h,4h）的scRNA-Seq的tSNE图；c.不同时间点scRNA-Seq所有能够发现差异的基因（共12个）；d.不同时间点的细胞形态图片。4. Live-Seq技术能够记录细胞下游分子表型事件由于Live-Seq对细胞生理状态影响小，因此能够监测在细胞代谢过程中的基因变化。通过对比LPS处理的巨噬细胞周期实验发现，Live-seq技术与对照组的细胞代谢水平相比没有明显变化，因此这种方法测量的数据十分接近细胞代谢中基因表达的真实水平。通过测序对比LPS处理与空白的测序结果发现Nfkbia与Tnf的表达为相关。这一结果也验证这种测序方法在检测细胞下游表型时的优势。图4. Live-Seq技术的单细胞纵向分析a. 实验示意图；b. 不同处理细胞的mCherry强度变化；c. 3~7.5h之间mCherry强度变化；d.Tnf-mCherry强度变化的线性回归模型；e. Nfkbia与Tnf在Live-Seq测序中的表达关系；f. Nfkbia与Tnf在scRNA-Seq测序中的表达关系；g. Live-Seq测序中细胞处于S期的评分；h. Live-Seq测序中细胞周期的mTnf-mCherry强度变化；i.Tnf-mCherry的荧光强度增量（3~7.5h）。5. Live-Seq技术对同一细胞多次测序Live-Seq技术的无损性甚至能够实现对单个细胞的多次测序。通过对单个细胞两次提取后细胞活力变化的观察中发现，细胞的活力即使在2次提取后仍没有发生明显的变化，基因型分析也没有发现明显的基因表型改变。图5. Live-Seq对细胞的多次提取j.连续测序的示意图和代表图像；k.Live-Seq的tSNE图；l.整合Live-Seq和scRNA-Seq的tSNE图。 6. 总结Live-Seq是一种十分具有前景的单细胞测序的新方法，得益于FluidFM技术的无损提取的优势，Live-Seq技术除了能够实现传统测序的功能外，还降低了细胞的损伤，能够提供更加原生和真实的测序信息。这种特点甚至让单细胞的基因表达动力学研究成为可能。相信随着这种技术自动化的提高，将为单细胞测序技术带来更多可能。 参考文献：[1]. Genome-wide molecular recording using Live-seq, Wanze Chen, Orane Guillaume-Gentil, Riccardo Dainese, Pernille Yde Rainer, Magda Zachara, Christoph G. Gäbelein, Julia A. Vorholt, Bart Deplancke, bioRxiv 2021.03.24.436752 DOI: https://doi.org/10.1101/2021.03.24.436752

仪器信息网讯 6月7日，Cytek Biosciences宣布推出全新的台式高维细胞分选仪- Cytek Aurora CS。全新台式流式细胞分选仪发布，实现超高分辨细胞分析Cytek Aurora CS流式细胞分选系统据了解，该流式细胞分选仪采用Cytek独特的全光谱分析技术（Full Spectrum Profiling, FSP™ ），Aurora CS可在单细胞水平提供超高分辨率的数据结果，帮助科学家和研究人员将复杂实验简单化，轻松解决最具挑战性的细胞分析，如高自发荧光的细胞分析、或关键生物标志物表达水平低的细胞分析等。使用Aurora CS，研究人员可以从微孔板或试管中轻松分选活细胞或其他颗粒，用于下游分析实验，如单细胞RNA测序、蛋白质组学和细胞生物学研究等。Cytek于2017年首次推出了其旗舰级产品-Aurora流式细胞分析系统，Aurora系统利用突破性的Cytek FSP™ 技术，采集来自多个激光器激发的荧光素全光谱信号，轻松分辩单细胞上的多种荧光标记，显著提高了高参数细胞分析的灵敏度，极好的解决了流式检测受技术局限的问题。Aurora CS基于同样的FSP™ 技术，保持了与Aurora一致的优秀特性和强大功能。独特的光学设计和解析方法能让使用者体会到更高的灵活性， 不仅可广泛选择大量新的荧光染料，且无需为每个应用重新设置仪器。先进的光学系统和低噪音电子系统，带来超强灵敏度和卓越分辨率的细胞分析体验，包括分析那些高自发荧光或关键生物标志物表达水平低的细胞。Cytek Aurora分析系统和Aurora CS分选系统，利用Cytek独有的FSP™ 技术，可以检测标记在每个细胞上的多种荧光探针的全光谱信号，在单管样本中，即可完成高度复杂方案（40色方案）的分析和分选，使科学家们能够更深入更完整的了解生物系统。结合FSP™ 技术和高端分选特性，Aurora CS为研究人员提供了一个可应用于多种生物学场景和分选条件的解决方案。搭配SpectroFlo CS软件，在更短的设置时间下，即可轻松实现6路分选、自定义分选、自动液滴延迟和分选液流监控等操作，满足各种科学研究与应用的需求。网络会议预告 点击报名参会

大多数全基因组分析提供了大量细胞的平均水平，但是最近的技术进步可以克服这个局限。开创性的单细胞分析现在能够对基因组、表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组谱系进行分析。Cell旗下的Trends inBiotechnology综述了为同一的细胞提供复杂的谱系，将不同维度的分析组合成多组学分析的方法。　　策略　　和活细胞荧光成像不同，组学的方法比如新一代测序和质谱是破坏细胞进行分析的。第一代单细胞分析选择了一种类型的生物大分子(比如DNA、 RNA、染色质、蛋白或代谢产物)就会丢弃其它所有的材料。而现在证实了一个概念：不同的组学可以在同一个细胞进行平行分析。例如，基因组/转录组或基因 /蛋白水平。现在已经确定了如图所示的多组学单细胞分析的五种基本策略。　　结合　　在相同或相似的生物分子上的实验分析可以合并成一个单一的操作。例如，基于纳米孔测序方法和单分子实时(SMRT)技术所获得的动力学曲线，不仅反映了DNA序列，也进行了 DNA甲基化检测。同样，精心优化质谱检测可以提供相同细胞的蛋白组学和代谢组学数据。要从单个细胞获得高品质的集成文件，进一步提高检测的效率将是必不可少的。　　组分分离　　不同种类的生物分子可以在从相同的细胞裂解液提取、分离、和独立分析。例如，最近的一项研究用生物素标记的寡聚dT接头沉淀总RNA，进行 RNA测序文库制备，而游离的DNA可扩增后进行DNA测序。这种策略严重地依赖分离的质量，因为所有留在错误组分中的材料都丢失了。　　分别处理　　当精确的生化分离不可行时，细胞裂解液可以分别被独立处理。最近的一项研究通过将裂解液分别进行多步定量PCR反转录RNA分析和对DNA抗体报告基因的定量PCR分析。从概念上来说分别处理不如生化组分分离，因为有一些材料不可避免地丢失在错误的组分中。它是进行不同分析的最一般的策略。　　转换　　不同组学之间的生化转换使得它们能一起分析。例如，亚硫酸氢钠处理将DNA甲基化转换成DNA序列信息，可以进一步与GpC甲基转移酶处理结合来捕获DNA甲基化和单细胞核小体定位。它也可以通过对连接细胞核中三维空间接近的DNA片段的操作，获得单细胞染色体结构的信息。　　预测　　作为对上述实验策略的补充，也可以对一个或多个组学直接检测，而后通过计算机的方法来预测其它的。这五种策略的设为计更加全面的多组学分析提供了一个框架，因为它们可以以许多不同的方式相结合。　　应用　　单细胞多组学分析能发现其它方法难以处理的问题。　　复杂组织和整个器官的数据驱动的分析可能会挑战我们目前的细胞类型的概念。随着分辨率和单细胞分析的吞吐量，我们可以找出无数的细胞状态，而不是少数的稳定和不同类型的细胞。　　多组学分析的另一个关键的应用程序是在医药上。许多肿瘤、肿瘤部分区域在耐药、复发和转移、变化上不同，综合数据集可以提供足够详细的图谱来识别的肿瘤内差异的生物学基础。在平行的多组学分析可以帮助发现不同的耐药性，例如基于遗传和表观遗传学的改变，从而有助于自适应和个性化治疗。　　第三个多组学谱系的应用是在生物技术和生态系统中研究不可培养微生物。这些细菌通常很难获得足够纯的群体进行大量分析，而单细胞的操作是综合分析的关键，例如将一定的蛋白组学和相关的代谢谱系联系起来。　　最后，测量同一细胞内的细胞状态的不同方面的能力有望揭开细胞的基因组、表观基因、转录组、蛋白质组与代谢组之间的相关联系 可以揭示DNA甲基化、染色质于转录起始之间的复杂关系。　　结语　　第一个单细胞多组学的检测已经存在了，这预示了单细胞系统生物学是一个令人兴奋的新领域。文章预测，关注单细胞作为生物学的核心将为基础科学提供见解，在生物技术和生物医学方法提供有效的应用机会。

2014年4月29日，北京大学生物动态光学成像中心黄岩谊、汤富酬课题组在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表题为&ldquo Microfluidic single-cell whole-transcriptome sequencing&rdquo 的论文。该研究利用微流控芯片技术实现了高质量单细胞的全转录组测序样品准备，全面提高了单细胞全转录组分析的准确性和可靠性。 　　细胞是生命活动的基本功能单位，而在生物体内没有任何两个细胞是完全相同的。传统的生命科学与医学研究，绝大多数情况下都是针对混合的大量细胞进行的，无法观察到单个细胞之间细微的差别。近年来不断发展的实验技术，提供了更加定量与客观的证据，表明在许多关键生命过程例如胚胎发育、细胞分化、疾病发生与发展等过程中，特定的单个细胞行为，以及其间的个体化差异与异质性，导致了极其重要甚至是决定性的结果。而之前基于大量细胞平均测量所获得的结果并无法正确反映复杂生物体系的全面真实信息，严重掩盖了独立个体样本的行为以及生命现象中大量存在的随机行为。针对单个细胞的研究，是细胞生命分析技术所追求的极限状态，是对传统技术极大的挑战。 　　单细胞测序利用新一代的测序技术来分析单个细胞内的基因信息，成为解读单细胞的最佳工具。单细胞全转录组测序是单细胞高通量测序需求量最大的应用，它所测定的是单个细胞内所有基因的表达量，同时还可以测定除了mRNA分子外，其他长非编码RNA(lncRNA)以及小RNA的含量，定量获取单个细胞完整的表达谱。目前采用的新一代测序技术中，绝大多数方法都需要特定的前处理过程，制备&ldquo 测序文库&rdquo 。而针对单细胞样品，已有的方法均存在很多缺陷，导致检测灵敏度不高、基因表达信息丢失严重、技术噪音高、操作失误率高、重复性差。 　　为了解决这一矛盾，两个课题组合作开发了新的文库制备方法，将最关键的单细胞转录组文库构建步骤集成在一个微流控芯片上，可以同时进行多个样品的操作。这一技术的开发，大大减少了试剂用量，在反应效率得到提升的同时极大地抑制了污染的发生，还减少了操作误差，实现了更高的可靠性和更好的平行性。 　　通过对几十个细胞的分析表明，这一方法可以有效地消除转录组高度动态特性所带来的测量差异，实现对单细胞异质性的分析和判断。通过多个细胞较低深度的转录组测序，可以获取比同等成本下单个细胞高深度测序更重要的细胞异质性信息，而更好地展现生物体系的复杂性、随机性和动态过程。而通过微流控芯片上的精确细胞操控和主动俘获过程，还可以摆脱其他类似方法中随机俘获的局限性，实现对极其少量细胞的完全俘获和反应前的表型观察，以更好地理解和验证单个细胞的异质性。与已有的技术相比，这一工作展示了目前最好的单细胞转录组测序检测灵敏度和平行性。 　　黄岩谊博士同时任北京大学工学院教授，汤富酬博士同时任北京大学生命科学学院研究员。黄岩谊组博士后Aaron Streets博士、赵亮博士和研究生张先念为论文的主要作者。这一工作得到了国家科技部973计划、863计划、国家自然科学基金委及霍英东教育基金会的资助。

p style=" text-indent: 2em " 微生物所 strong 微生物资源前期开发国家重点实验室 /strong 杜文斌研究组和黄力研究组共同开发了一种新型的 strong 微流控界面纳升注射技术 /strong (Interfacial Nanoinjection, INJ)，该技术可以将传统的生化反应体系微缩在一个纳升体积的油包水微液滴体系中完成。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 界面纳升注射(INJ)具有诸多显著优势 /span /strong /p p 　　针对这一技术创新，团队申请了多项中国发明专利和美国专利，并研制了基于INJ技术的小型桌面系统。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/fe470173-c411-4a4f-857f-952adad6e8d5.jpg" title=" 界面纳升注射(INJ)系统.jpg" alt=" 界面纳升注射(INJ)系统.jpg" / /p p style=" text-align: center " 界面纳升注射(INJ)系统 /p p 　　该系统和国外同类产品如美国Labcyte公司的Echo超声纳升移液系统、以及美国TTP Labtech公司的mosquito HTS微量筛选系统相比， strong 在仪器成本、耗材成本、最小液滴体积、流式细胞仪兼容性、操作的灵活性、以及污染控制等方面，均具有显著优势， /strong 适用于各类单细胞微体积反应分析，也可应用于其他微体积反应分析，在微生物培养筛选、合成生物学、药物筛选、蛋白结晶条件筛选等方面均具有应用潜力。 /p p 　　在性能方面，INJ系统通过高精密度的微体积控制实现不同试剂组分的纳升体积分步添加，兼容96和384孔板，可以在预先填装矿物油的孔板上，按照程序设定加入纳升样品或试剂液滴，用于实现高通量筛选。利用低成本探针可以精确加注的最小体积达到1 nL，当加样体积为5 nL时，体积标准偏差小于11 %。加注的液滴通过离心可以沉降到孔板底部并融合，液滴的融合效率最高，达到99%以上。利用多次加注样品、试剂的方法，可以实现多步反应和浓度梯度配置。系统加注的体积精确性、线性和重现性良好。 /p p 　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 　FACS-INJ单细胞分析流程和应用 /span /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 281px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/7cc806a5-55aa-475f-a110-69b3c5038b70.jpg" title=" 杜文斌-流式细胞分选+界面纳升注射技术图示.jpg" alt=" 杜文斌-流式细胞分选+界面纳升注射技术图示.jpg" width=" 600" height=" 281" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" text-align: center " FACS-INJ单细胞分选分析流程 /span /p p 　　 strong 单细胞分析是一项变革性技术 /strong ，在单细胞基因组异质性研究及复杂微生物群落中稀有微生物种群多样性研究等领域应用广泛。然而，如何进一步降低单细胞分析的成本，提高可靠性和效率，仍然面临重大挑战。流式细胞荧光激活细胞分选(FACS)是目前最高效的单细胞分选技术，可实现病毒、细菌、真菌和动物细胞的多参数检测和分选 利用荧光标记，可对不同类型的细胞进行有效的区分，分选成功率高。研究团队将INJ与FACS平台相结合，建立了FACS-INJ单细胞分选分析流程，应用覆盖了单细胞表型分析、基因型分析、基因表达分析以及全基因组扩增测序。 /p p 　　研究团队首先利用FACS-INJ系统实现了 strong 病原菌微生物单细胞耐药基因的PCR筛查和单细胞药敏表型筛查 /strong 。经优化，多孔板可预先装载纳升体积的PCR引物或不同浓度的抗生素液滴。PCR筛查体积缩小到500 nL，试剂消耗和成本和常规体系相比降低至原先的1/40，耐药检测的体积控制在200 nL，试剂消耗和成本和常规体系相比降低至原先的1/1000，时间从& gt 12小时缩短至5小时，这对于大幅降低临床病原检测的成本，实现脑脊液、房水等难获取微量样品的耐药基因和表型筛查具有重要意义。 /p p 　　其次，FACS-INJ系统还可用于 strong 动物细胞的单细胞基因表达分析 /strong 。以小鼠巨噬细胞RAW264.7在细菌胞外多糖处理前后的炎症反应为例，通过荧光激活流单细胞式分选处理前后的小鼠巨噬细胞，基于一步法反转录实时荧光PCR扩增，在单细胞水平解析了次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖基酶(HPRT)基因(看家基因)和白介素1β(IL-1β)基因(炎症反应)表达水平的变化。 /p p 　　最后，团队与北京大学黄岩谊课题组合作，建立了 strong 基于FACS-INJ的微生物全基因组扩增测序流程 /strong ，以获得未培养微生物的全基因组信息。流程包括流式分选微生物单细胞、单细胞裂解、酸碱中和、MDA扩增和建库测序。以热泉来源的古菌硫化叶菌(Sulfolobus sp. A20)菌株为模型，将单细胞扩增的体积优化至360nL，硫化叶菌全基因组覆盖度达到80%以上。在纳升级微液滴中实现西南印度洋未培养单细胞微生物全基因组DNA的MDA扩增与测序，拼接后获得15个单细胞基因组，大小在0.1~3.7Mb大小。该方法获得的微生物基因组污染度较传统的MDA扩增方法显著降低(& lt 5%)，显著提高了微生物单细胞基因组数据质量。平台也适用于肿瘤、胚胎等动物细胞的全基因组扩增测序，对肿瘤细胞的单细胞测序的覆盖度达到60-80%。 /p p 　　上述研究工作近期作为特邀论文在线发表在Small上。微生物研究所助理研究员贠娟莉博士、郑小伟博士、徐鹏博士为论文共同第一作者，杜文斌研究员、黄力研究员和北京大学黄岩谊教授为论文共同通讯作者。该研究该研究得到了中国大洋协会大洋十三五重点项目、中科院战略性先导科技专项(B类)，中国科学院重点部署项目、中国科学院前沿科学重点研究项目、国家自然科学基金面上项目和优青项目等支持。 /p p 　　论文出处： /p p 　　Yun, J.L. sup # /sup Zheng, X.W. sup # /sup Xu. P. sup # /sup Zheng, X. Xu, J.Y. Cao, C. Fu, Y.S. Xu, B.X. Dai, X. Wang, Y. Liu, H.T. Yi, Q.L. Zhu, Y.X. Wang, J. Wang, L. Dong, Z.Y. Huang, L.* Huang, Y.Y.* Du, W.B.* Interfacial Nanoinjection-based Nanoliter Single-cell Analysis, Small, 2019, doi:10.1002/smll.201903739. /p p 　　 a href=" https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201903739" target=" _self" style=" text-decoration: underline font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(255, 0, 0) " strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(255, 0, 0) " 查看原文戳这里 /span /strong /a /p p 　　 strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 杜文斌 /span /strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " ，男，中科院微生物研究所研究员。2007年于浙江大学化学系，获博士学位。2007-2011年于美国芝加哥大学化学系从事博士后研究工作。2013年11月加入中科院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室。主要从事微流控芯片技术及新型分析微生物技术与应用研究。已发表论文60余篇，申请中国和美国专利30余项，授权20多项。主持国家优秀青年科学基金项目，国家重点研发计划 “数字诊疗装备研发”项目，中国科学院前沿科学重点研究项目等。 /span /p