单细胞蛋白质组学样品制备新方法：高效！回收率提高10倍！减少样品损失！

单细胞测序技术已经有多种解决方案，单细胞蛋白质组学仍面临众多挑战，来自日本和美国的研究人员现在开发了一种新的样品制备方法，称为“油中水滴消解”，最大限度地减少样品损失，最大限度地进行蛋白质鉴定，并提供了比传统方法更好的灵敏度。

　　

   

   

图:在一项新的研究中，来自日本和美国的研究人员提出了一种新的基于油中水滴消化的单细胞蛋白质组学样品前处理方法，蛋白质和肽回收率提高了10倍。

图片来源:熊本大学增田武史

一小块组织样本就像一个机构，里面有很多相似的成员但每个成员扮演的职责不尽相同。单细胞分析重要性显而易见。多谢技术的进步，单细胞测序技术已经有多种解决方案可选，单细胞蛋白质组学仍面临众多挑战。

构成我们细胞的蛋白质包含着一个完整的信息世界，这些信息一旦被解锁，就能让我们洞悉许多基本生物现象的起源。单细胞蛋白质组学分析技术能够真正观察单个细胞在其蛋白质水平上的特征。然而，目前的蛋白质组学技术存在蛋白质样品回收率低、通量低、通用性不强等问题。

一组来自日本和美国的研究人员在2022年7月11日在线发布的一项最新研究中，该团队介绍了一种简单而高效的单细胞蛋白质组学样品制备方法，称为“油中水滴法”(WinO)。该技术利用了水与油/有机溶剂的不混溶性，以最小的损失和增加样品回收率的机会制备蛋白质样品。该研究发表在2022年7月26日分析化学第94卷第29期。

“为了提高单细胞蛋白质组学的效率，我们要么需要放大蛋白质样本，要么需要确保在样品制备过程中没有任何蛋白质丢失。由于我们没有办法进行前者，所以在样品制备步骤(如样品转移)中减少吸收损失是至关重要的，”Masuda博士解释说。“与传统方法相比，WinO技术不仅减少了通过吸附的样品损失，而且提供了更好的运行通量。”

在WinO工艺中，研究小组首先将一微升的水与相转移表面活性剂(可增加疏水蛋白的溶解度)和疏水羧基涂层纳米磁珠混合，制备出一种萃取缓冲液。然后将这种混合物倒入50微升的乙酸乙酯中。

下一步是蛋白质提取，将细胞分选得到的细胞液滴加入到乙酸乙酯-水滴组合中，在离心机中旋转，使蛋白质在水滴中积累。提取后，样品用蛋白质酶lysc消化，并用串联质量标记试剂标记。提取并消化标记样品，然后纯化并回收用于单细胞分析和蛋白质组学分析。

为了比较WinO方法与传统方法的效果，研究小组还使用标准溶液消解(ISD)方法制备样品，并进行蛋白质组学分析。他们发现，与ISD相比，WinO方法使蛋白质和肽的恢复增加了10倍。这一显著的改进归因于减少了萃取液和样品容器之间的接触面积。

为了分析两种方法的敏感性，研究小组还比较了获得的蛋白质组谱。他们观察到，使用WinO获得的100个细胞和使用ISD获得的10,000个细胞的蛋白质组学图谱之间存在高度相关性。此外，该团队成功地使用WinO对462种蛋白质进行了定量，证明它比传统技术提供了更高的通量和提取效率。

WinO提供的增强的蛋白质恢复和鉴定能力，可以使我们更近距离地观察癌细胞的蛋白质表达，并更好地理解抗癌药物耐药的机制。此外，WinO可以使用液体处理机器人实现半自动化，使其适合于高速、大容量的样品处理。增田博士总结道:“我们的研究可以让科学家对稀少和有限的样本进行蛋白质组学研究，并为蛋白质表达提供一个新的视角，为发现新的生物现象打开可能性。”