基于多柱纳米液相色谱-质谱的高通量单细胞蛋白质组学平台

《Nature Communications》：High-throughput label-free single-cell proteomics enabled by multicolumn NanoLC

　　

摘要

基于质谱（MS）的单细胞蛋白质组学（SCP）能够在单细胞分辨率下实现全蛋白质组分析，为理解细胞异质性、生物过程和疾病机制提供了见解。然而，传统的纳米液相色谱-质谱（nanoLC-MS）工作流程受限于较长的梯度时间和较低的通量，限制了其在小样本群体中的应用。本文提出了一种多柱纳米液相色谱-质谱平台，在约100 nL/min的流速下实现了5分钟分离窗口和100%占空比，使每天可分析多达288个单细胞。该系统提供了稳定的肽段分离、可忽略的残留效应以及近1200次连续进样中稳健的保留时间重现性。我们成功以接近每天288个样本（SPD）的通量分析了超过4000个样本。该平台每次250 pg酶解物进样可鉴定约5000种蛋白，每个单细胞HeLa细胞平均可鉴定约4000种蛋白，最高超过5100种，与最先进的长梯度工作流程相当。使用混合物种标准品进行定量基准测试确认，在长时间采集过程中定量准确性在很大程度上得以保持。将该工作流程应用于783个LPS处理的RAW264.7巨噬细胞，揭示了在统一炎症刺激下存在显著的细胞异质性。综上所述，这些结果建立了一个稳健且可扩展的高通量SCP平台，能够在单个研究中实现数千个单细胞分析，同时保持深入的蛋白质组覆盖度和生物学可解释性。