本报讯（记者孙丹宁）中国科学院大连化学物理研究所研究员张丽华、梁玉团队研制了基于有序胶体晶体材料的高效色谱分离柱，实现了单细胞空间分辨率下蛋白质组的快速、深度解析。相关成果近日发表于《德国应用化学》。
空间蛋白质组学能够解析生物组织内蛋白质组的空间分布，对于精准揭示生物功能和致病机制具有重要意义。在单细胞分辨率下深度分析蛋白质组空间分布差异，有助于解析细胞空间异质性、细胞信号网络与细胞间相互作用。当前主流策略采用激光显微切割（LCM）结合纳升级液相色谱-质谱联用技术进行分析。然而，随着空间分辨率提升，LCM样本数量显著增加，分析通量受到制约。目前单细胞切片分析中，即便采用高端质谱平台，单个样本的分离梯度时长仍需约30 分钟；传统质谱平台则需1至2小时才能达到约1000个蛋白质的鉴定覆盖度。因此，在保持鉴定覆盖度的同时缩短分离时间，是该领域面临的技术难题。
针对上述挑战，研究团队研制了基于800纳米单分散C18胶体颗粒有序组装的胶体晶体色谱柱。该色谱柱具有高度有序的颗粒排列、亚微米级颗粒尺寸及无孔颗粒结构，柱效超过200万/米，较传统亚二微米色谱柱提升约10倍，可在保证鉴定覆盖度的同时提升分析通量。基于该有序胶体晶体色谱柱，在5分钟和2分钟的分离梯度条件下，在100微米空间分辨率的LCM切片中分别鉴定出4462±119种和3597±172种蛋白质，而传统亚二微米色谱柱需30分钟才能达到相似的鉴定覆盖度。在单细胞分辨率空间蛋白质组分析中，仅需5分钟即可从单个肝细胞切片中鉴定出2304种蛋白质；在2分钟梯度条件下，仍可鉴定超过1000种蛋白质。
团队将该方法应用于肝癌组织空间蛋白质组分析，实现了肝硬化、早期肝癌及进展期肝癌病理区域的快速空间蛋白质组解析，并在单细胞分辨率下揭示了肿瘤区域内不同细胞的蛋白质组异质性。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.8045649
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