嵌套纳米孔加速单细胞研究

追踪癌性肿瘤细胞行为的研究人员在他们的武器库中有一种新工具，可以在一天内处理 10 倍的细胞数量。10 月 29 日在《自然通讯》杂志上报道了一种由太平洋西北国家实验室 (PNNL) 开发的新型嵌套式 nanoPOTS 芯片。

分析化学家 Ying Zhu 和他的同事在 2018 年首次描述了 nanoPOTS 技术。 NanoPOTS 代表 Nanodroplet Processing in One pot for Trace Samples，它是一种同时分析单个细胞中数百种蛋白质的方法。

“单个细胞协同工作。分析每个细胞中蛋白质的能力是获得有关每个细胞生物学作用的详细信息的关键，”朱说。“从那里，我们可以开始绘制细胞如何在组织和器官中协同工作的图谱。” Zhu 与环境分子科学实验室 (EMSL，位于 PNNL 的能源部科学用户设施)的同事在一个团队中工作，使用 nanoPOTS 研究小鼠子宫组织细胞中的蛋白质。

每个巢有九个纳米孔

单细胞蛋白质组学方法面临的挑战是处理单个细胞内的微量蛋白质含量。在样品制备和分析过程中，每种蛋白质都很重要。

然后使用称为质谱法的精确分子鉴定技术分析每个样品。这种方法使用极小的样本：来自 nanoPOTS 芯片的 250 多个单细胞样本可以放入一滴水中。

最初的 nanoPOTS 技术将样品限制在以芯片网格形式组织的单个纳米孔中。与当时的其他技术相比，这种方法减少了 99% 以上的样本损失。

正如Nature Communications所述，新型 nanoPOTS 芯片(称为 N2)的设计将每个芯片的孔数大大增加到一个芯片上的 243 个纳米孔。9 个纳米孔的组嵌套在整个芯片的 27 个簇中。

朱和他的同事利用 N2 芯片分析了大约 100 个来自肺、免疫系统和腋窝淋巴结血管的小鼠个体细胞。他们量化了每个细胞中大约 1,500 种蛋白质，并使用这些信息根据蛋白质丰度对细胞进行分类。

“我们也在努力使这项技术易于其他实验室使用，”朱说。N2 芯片可以在标准的洁净室中制造，我们使用商业单细胞隔离系统进行液体处理，而不是像以前那样定制系统。”

PNNL 最近将 nanoPOTS 技术授权给了生物技术公司 SCIENION 和 Cellenion。Cellenion 制造了朱和他的同事与 N2芯片一起使用的单细胞分离系统。

“此次合作的目标是将商用精密液体处理系统与 nanoPOTS 平台相结合，为基于单细胞质谱的蛋白质组学开发有效的样品制备系统，”PNNL 商业化经理 Jennifer Lee 说。

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