综述：揭示脂质异质性：单细胞脂质组学在细胞代谢与疾病中的进展

这篇综述系统阐述了单细胞脂质组学（SC Lipidomics）技术的最新进展，重点介绍了基于质谱（MS）和质谱成像（MSI）的方法在解析细胞异质性、脂质代谢网络及疾病机制中的应用，涵盖Orbitrap、FT-ICR等高灵敏度技术，并探讨了其在癌症、神经退行性疾病等领域的转化潜力。

　　

引言

脂质作为细胞膜结构和信号传导的关键分子，其动态变化与疾病发展密切相关。传统脂质组学（Bulk Lipidomics）因样本均质化而掩盖了细胞间异质性，而单细胞脂质组学通过超高灵敏度质谱技术（如Orbitrap、FT-ICR）实现了单细胞水平脂质分子的检测，分辨率达阿托摩尔（attomole）级。

单细胞策略

人体由约37.2万亿细胞组成，单细胞技术揭示了相同基因型细胞因微环境差异产生的表型异质性。例如，Muto团队通过单核ATAC-seq（snATAC-seq）和RNA-seq（snRNA-seq）技术解析了人类肾脏细胞的染色质可及性与基因表达差异，但核酸技术无法捕捉翻译后修饰的异质性，促使单细胞脂质组学成为研究焦点。

单细胞脂质组学技术

质谱主导地位：电喷雾电离质谱（ESI-MS）和纳米电喷雾（nanoESI）通过微探针直接提取活细胞内容物，结合毛细管电泳（CE）实现单细胞多组学分析。例如，Fuiji团队开发的“活细胞质谱”技术可在1分钟内检测数千种代谢物。等离子体技术：介质阻挡放电电离（DBDI-MS）实现了无标记、高通量（38细胞/分钟）的单细胞分析，成功区分胰腺癌细胞亚群的脂代谢异常。

工作流程

样本制备：荧光激活细胞分选（FACS）对磷脂酰胆碱（PC）和鞘磷脂（SM）谱无显著干扰，而微流控技术通过水包油液滴捕获单细胞。激光捕获显微切割（LCM）：保留空间信息，兼容多组学分析。质谱成像（MSI）：MALDI-FTICR技术以亚细胞分辨率绘制30,000个小脑细胞的脂质分布，发现500种脑脂质物种，无需MS/MS验证。

临床应用

癌症研究：Yang团队通过环透析电喷雾（CyESI-MS）发现三阴性乳腺癌（TNBC）细胞中多不饱和脂质比例与铂类化疗敏感性相关。神经科学：Bhaduri团队通过MALDI-TOF分析了154,910个人脑细胞，揭示神经元特异性脂质标记物如HexCer和PC的分布差异。肌肉衰老：单细胞RNA测序结合脂质组学显示，甘油注射模型肌肉中三酰甘油（TAG 18:2/18:2/22:6）含量增加181.6倍，提示脂质浸润与衰老相关。

挑战与展望

当前技术需解决细胞分离应激、离子抑制效应及数据标准化问题。例如，二次离子质谱（SIMS）虽达50 nm空间分辨率，但分子碎片化严重；而MALDI在真空环境中操作限制活细胞分析。未来需整合功能研究，探索脂质-蛋白质互作对表观遗传的调控，推动再生医学发展。

结论

单细胞脂质组学正重塑对细胞代谢和疾病机制的理解，从描述性图谱迈向功能解析，为精准医疗提供新靶点。通过揭示脂质网络如何协调细胞分化和组织架构，该领域将催化生物工程和疾病治疗的突破。