单细胞蛋白质定量技术解析干细胞异质性

干细胞是具有自我更新和多向分化潜能的未分化细胞。体内或体外研究表明, 干细胞具有表型及功能的异质性, 这一特性也决定了其不同的分化和再生能力。越来越多的证据表明, 干细胞自我更新及分化的分子机制以及与干细胞功能失调的相关疾病的产生都是在单细胞水平发生的, 基于异质性的干细胞群体的研究结果显然具有较大局限性。近年来, 单细胞相关技术的发展为异质性细胞群体在单细胞水平的研究奠定了重要基础。

单细胞水平的基因检测在过去几年已经有了较快的发展，2011年开始有文献利用单细胞定量PCR进行基因表达水平检测。之后众多的科学家在优化了多种基因扩增技术后，在高保真基因扩增的基础上，开发了单细胞全基因组测序，转录组测序，和外显子测序，进一步推进了单细胞基因水平表达谱的研究。

但是，生命医学的各种生理病理效应，包括干细胞的分化发育，最终都需要在蛋白质水平进行研究和分析，才能真正的解析这些生命科学的奥秘。2014年美国加州大学伯克利分校，生物工程系Amy E. Herr教授，在Nature Methods撰文，Single-cell western blotting，第一次在蛋白质水平实现单细胞精度的检测，并利用此技术对神经干细胞分化过程中蛋白质表达变化做了细致分析。 2016年7月美国ProteinSimple公司基于此技术，在全球推出了Milo单细胞蛋白质表达定量分析系统，该系统，采用单细胞微孔技术，捕获单细胞，原位裂解细胞后，进行蛋白质电泳分离，然后利用ZL技术进行蛋白质原位捕获，特异性western blot一抗及荧光标记二抗杂交，芯片扫描仪扫描后，利用Scout软件对每个单细胞中的蛋白质表达进行深度分析。从细胞悬液准备到实验结束4-6小时，单个细胞可进行数十个靶蛋白分析。