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Optical Sensing Strategies for Probing Single-Cell Secretion
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2022-06-16 , DOI: 10.1021/acssensors.2c00474 Qingmei Zhong 1 , Xuedong Huang 1 , Rongrong Zhang 1 , Kun Zhang 2 , Baohong Liu 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2022-06-16 , DOI: 10.1021/acssensors.2c00474 Qingmei Zhong 1 , Xuedong Huang 1 , Rongrong Zhang 1 , Kun Zhang 2 , Baohong Liu 1
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Measuring cell secretion events is crucial to understand the fundamental cell biology that underlies cell–cell communication, migration, proliferation, and differentiation. Although strategies targeting cell populations have provided significant information about live cell secretion, they yield ensemble profiles that obscure intrinsic cell-to-cell variations. Innovation in single-cell analysis has made breakthroughs allowing accurate sensing of a wide variety of secretions and their release dynamics with high spatiotemporal resolution. This perspective focuses on the power of single-cell protocols to revolutionize cell-secretion analysis by allowing real-time and real-space measurements on single live cell resolution. We begin by discussing recent progress on single-cell bioanalytical techniques, specifically optical sensing strategies such as fluorescence-, surface plasmon resonance-, and surface-enhanced Raman scattering-based strategies, capable of in situ real-time monitoring of single-cell released ions, metabolites, proteins, and vesicles. Single-cell sensing platforms which allow for high-throughput high-resolution analysis with enough accuracy are highlighted. Furthermore, we discuss remaining challenges that should be addressed to get a more comprehensive understanding of secretion biology. Finally, future opportunities and potential breakthroughs in secretome analysis that will arise as a result of further development of single-cell sensing approaches are discussed.
中文翻译：
探测单细胞分泌物的光学传感策略
测量细胞分泌事件对于了解构成细胞间通讯、迁移、增殖和分化的基础细胞生物学至关重要。尽管针对细胞群的策略提供了有关活细胞分泌的重要信息，但它们产生的整体配置文件掩盖了内在的细胞间差异。单细胞分析的创新取得了突破，能够以高时空分辨率准确检测各种分泌物及其释放动态。这一观点侧重于单细胞协议通过允许对单个活细胞分辨率进行实时和实空间测量来彻底改变细胞分泌分析的能力。我们首先讨论单细胞生物分析技术的最新进展，特别是光学传感策略，例如基于荧光、表面等离子体共振和表面增强拉曼散射的策略，能够对单细胞释放的离子、代谢物、蛋白质和囊泡进行原位实时监测。强调了允许以足够精度进行高通量高分辨率分析的单细胞传感平台。此外，我们讨论了应该解决的剩余挑战，以便更全面地了解分泌生物学。最后，讨论了由于单细胞传感方法的进一步发展而将出现的分泌组分析的未来机会和潜在突破。代谢物、蛋白质和囊泡。强调了允许以足够精度进行高通量高分辨率分析的单细胞传感平台。此外，我们讨论了应该解决的剩余挑战，以便更全面地了解分泌生物学。最后，讨论了由于单细胞传感方法的进一步发展而将出现的分泌组分析的未来机会和潜在突破。代谢物、蛋白质和囊泡。强调了允许以足够精度进行高通量高分辨率分析的单细胞传感平台。此外，我们讨论了应该解决的剩余挑战，以便更全面地了解分泌生物学。最后，讨论了由于单细胞传感方法的进一步发展而将出现的分泌组分析的未来机会和潜在突破。
更新日期：2022-06-16
中文翻译：
探测单细胞分泌物的光学传感策略
测量细胞分泌事件对于了解构成细胞间通讯、迁移、增殖和分化的基础细胞生物学至关重要。尽管针对细胞群的策略提供了有关活细胞分泌的重要信息，但它们产生的整体配置文件掩盖了内在的细胞间差异。单细胞分析的创新取得了突破，能够以高时空分辨率准确检测各种分泌物及其释放动态。这一观点侧重于单细胞协议通过允许对单个活细胞分辨率进行实时和实空间测量来彻底改变细胞分泌分析的能力。我们首先讨论单细胞生物分析技术的最新进展，特别是光学传感策略，例如基于荧光、表面等离子体共振和表面增强拉曼散射的策略，能够对单细胞释放的离子、代谢物、蛋白质和囊泡进行原位实时监测。强调了允许以足够精度进行高通量高分辨率分析的单细胞传感平台。此外，我们讨论了应该解决的剩余挑战，以便更全面地了解分泌生物学。最后，讨论了由于单细胞传感方法的进一步发展而将出现的分泌组分析的未来机会和潜在突破。代谢物、蛋白质和囊泡。强调了允许以足够精度进行高通量高分辨率分析的单细胞传感平台。此外，我们讨论了应该解决的剩余挑战，以便更全面地了解分泌生物学。最后，讨论了由于单细胞传感方法的进一步发展而将出现的分泌组分析的未来机会和潜在突破。代谢物、蛋白质和囊泡。强调了允许以足够精度进行高通量高分辨率分析的单细胞传感平台。此外，我们讨论了应该解决的剩余挑战，以便更全面地了解分泌生物学。最后，讨论了由于单细胞传感方法的进一步发展而将出现的分泌组分析的未来机会和潜在突破。
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