新方法快速可靠地定量单细胞中的mRNA和蛋白

　　

通过揭示细胞之间的个体差异，单细胞分析克服了细胞异质性的问题。不过，在单细胞水平上分析基因表达是一项艰巨的任务，往往需要专门的设备。

为此，加拿大麦吉尔大学的研究人员开发出一种快速可靠的方法，能够定量单细胞内多个基因的mRNA和蛋白水平。这项题为“Protein and RNA quantification of multiple genes in single cells”的研究于1月发表在《BioTechniques》上。

目前测定mRNA和蛋白表达的分析通常在大量细胞或组织上开展。大量细胞的采用可提高结果的可靠性，并克服灵敏度低或信噪比低的问题。然而，即使是组织中相邻的细胞，也未必是同质的。如此获得的平均数据错过了重要的个体差异。因此，单细胞分析成为当今的热潮。

（图片来自原文）

早前，麦吉尔大学的研究人员曾开发出一种技术，可定量体内单细胞中的蛋白质水平。这种蛋白定量比值法（PQR）采用一种遗传标签，这种标签在蛋白翻译期间产生特定比例的荧光蛋白和目标蛋白。荧光强度与目标蛋白的分子数成正比，因此可用于确定细胞内的相对蛋白量。利用基因编辑工具，PQR载体可插入任何内源的基因座。

如今，研究人员将蛋白质定量方法与mRNA定量方法相结合，以便在转录和翻译水平测定基因表达。在测定荧光强度后，他们将同一细胞裂解后提取RNA，然后用单细胞qPCR对mRNA的丰度进行定量。

在原理验证研究中，他们选择了产生抗体的小鼠杂交瘤细胞系22c10，因为细胞较大，容易操作，并且不断分泌含有κ免疫球蛋白轻链的抗体。在κ轻链基因的外显子后插入PQR–RFP报告基因，可确保每个κ轻链蛋白在翻译时产生一个RFP分子。同时，他们以RPL13a基因作为看家基因。

为了确定转录和翻译水平上基因表达之间的关系，研究人员以IgK和RPL13a为对象，分析了mRNA与蛋白水平之间的关系。他们发现了一些有趣的差异，表明不同基因的mRNA-蛋白关系存在差异。例如，RPL13a的mRNA水平和蛋白水平无关，相关系数为0.1，而IgK的mRNA水平却可以很好地预测蛋白水平，相关系数为0.44。

研究人员指出，这种技术产生了每个基因的两个指标，因此能够关联不同基因的mRNA和蛋白水平。这有助于单细胞水平上多个基因的mRNA和蛋白差异表达的研究。人们可以利用看家基因来标准化mRNA和蛋白测定，还可以利用这种技术来判断不同疾病状况下多个基因是否受到共同调节。

这种技术只需要标准荧光显微镜和实时定量PCR仪，适合所有实验室使用。它适用于各种细胞类型，如神经元、免疫细胞、贴壁细胞或悬浮细胞，并且适合各种方法获得的单细胞，如解离组织、FACS分选等。整个流程只需要2.5小时。（生物通 薄荷）

原文检索：

Protein and RNA quantification of multiple genes in single cells

BIOTECHNIQUES VOL. 66, NO. 1