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南京大学刘震教授团队报道一种单细胞多元蛋白分析技术

细胞命运受多种信号通路控制。而信号通路的许多组成部分在功能上是多效性的,对不同刺激的具有不同的反应。那特定的信号通路的改变是如何决定细胞命运的呢?剖析细胞信号通路需要测量许多信号蛋白。细胞群体分析的平均和分级效应可能会导致对调控过程有错误的理解。然而,目前用于同时监测单个活细胞中多个信号通路成分的工具仍然有限。


近日,南京大学生命分析国家重点实验室刘震教授(点击查看介绍)团队报道了一种多元单细胞等离激元免疫夹心法(mxscPISA),可以无损监测细胞命运。该方法能够同时对单个细胞中的细胞质和细胞核中的多个(最多可达五个)信号蛋白进行监测,具有超高的检测灵敏度。该方法用于分析信号蛋白决定细胞命运的基本思路如图1所示。利用该方法,该团队探究了在酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)刺激下,表皮生长因子受体(EGFR)相关信号通路在决定细胞命运的决定中所起的作用。

图1. mxscPISA检测单个活细胞中信号通路中促生存和促凋亡调节因子及效应分子的示意图。


作者发现在EGFR受到抑制后,EGFR相关信号通路中的促生存信号蛋白的衰减和促死亡信号蛋白的积累存在差异,如图2所示。将相应的生存和死亡调节因子和效应分子相关分析后表明:在EGFR活性受到抑制后,生存和凋亡信号输出之间的短暂失衡导致了细胞最终的死亡,而生存信号蛋白的减少和前生存信号蛋白的积累几乎是同步的,这为细胞提供了生存优势(图3)。

图2. 两种NSCLC细胞中EGFR信号通路模式存在差异。


图3. 两种NSCLC细胞中占主导地位的信号通路决定了细胞不同的命运。


mxscPISA是一种多参数单细胞分析方法,可用于分析信号网络的调控及其串扰,细胞在分析后仍可存活,因此可用于后续信号通路分析。该方法具有方便、快速、灵敏、动态范围广的优点,可以在单细胞水平揭示信号通路动态模式如何影响细胞命运。


这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上,刘震教授为论文的通讯作者,文章的第一作者是南京大学博士研究生温艳蓉。该工作获国家自然科学基金重大科研仪器研制项目和南京大学卓越计划的资助,在研究团队自主构建的单细胞分析仪器平台(Angew. Chem. Int. Ed.201655, 13215; Chem. Sci.20189, 7241; Nat. Protocols202116, 3522)上完成。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Multiplexed Single-Cell Plasmonic Immunoassay of Intracellular Signaling Proteins Enables Non-Destructive Monitoring of Cell Fate

Yanrong Wen, Jialing Zhao, Hui He, Quan Zhao, and Zhen Liu*

Anal. Chem.2021, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c03062


刘震教授简介


刘震教授, 南京大学特聘教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者,英国皇家化学会会士。1998年于中国科学院大连化学物理研究所获博士学位。2000-2002年,日本兵库大学日本学术振兴会(JSPS)特别研究员;2002-2005年,加拿大滑铁卢大学博士后。2005年获聘南京大学教授,2006年起任博士生导师,2008年入选教育部“新世纪优秀人才”, 2011年-2014年任加拿大滑铁卢大学工程学院兼职教授,2014年获国家杰出青年科学基金,2016年入选江苏省“333高层次人才”(第二层次)。英国皇家化学会会士、中国化学会高级会员、美国化学会会员,兼任国际分子印迹学会理事会理事、中国质谱学会常务理事、中国化学会色谱专业委员会委员、中国化学会质谱专业委员会委员、中国生物化学与分子生物学会蛋白质组学专业委员会委员、《Analytical Methods》副主编、《Electrophoresis》、《Separation Science Plus》、《Journal of Chromatography Open》、《科学通报》、《分析化学》、《质谱学报》和《色谱》等杂志编委。主要从事分子识别、亲和分离、疾病诊断、单细胞分析和癌症纳米治疗等研究,主持国家重大科研仪器项目和基金委重点项目等国家级科研项目10余项,已在Chemical Society Review,Accounts of Chemical Research,Angewandte Chemie International Edition, Advanced Science, ACS Nano, Nature ProtocolsChemical Science等期刊上发表论文160余篇,目前h因子51,主编及合著著作2部,出版专章7章,获授权专利15项。2011年和2017年获中国分析测试协会科学技术奖一等奖2次,2016年获Phenomenex & Analytical Scientist联合颁发的科学人文奖银奖。2020年荣获美国化学会测量科学进展讲座奖。


刘震

https://www.x-mol.com/university/faculty/67633 

课题组网址

http://hysz.nju.edu.cn/liuzhen/ 


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