單
細胞分析涉及對單個細胞的基因組、轉錄組、表觀基因組和
蛋白質組等多維數據的深入研究，能夠揭示細胞間的異質性，為理解生命過程、疾病發生機制以及精準醫療的發展提供重要的視角和工具。
近五年來，北京大學
化學與分子工程學院分析化學研究所白玉教授課題組在單細胞分析技術方面取得了一系列進展，包括基于質譜標簽的信號放大策略和多維有機質譜流式分析平臺的開發，這些技術為腫瘤耐藥性機制研究提供了新思路。
最近，該課題組在單細胞代謝組學分析領域取得了新的突破。他們開發了一種深度有機質譜流式分析平臺，該平臺能夠在線高效地進行細胞裂解和高分辨質譜分析，單個細胞的分析時間較現有技術延長了40倍。這一技術使得研究人員能夠獲得豐富的代謝物鑒定譜圖，單細胞代謝物鑒定數目可達600種，實現了普適性的單細胞異構體定性定量分析。
該平臺由在線高效單細胞裂解裝置和非接觸電噴霧高分辨質譜組成，解決了現有單細胞代謝組學方法存在鑒定深度有限、在線分析時間短、無法獲得二級質譜信息以及不具備同分異構體區分能力等難題，顯著提高了單細胞分析的效率和準確性。
通過應用這一新技術，研究團隊揭示了MCF-7乳腺癌細胞存在的精細亞型，并在《自然-通訊》期刊上發表。研究團隊還通過不同類型腫瘤細胞的代謝物信息驗證了該流式平臺的普適性和異構體代謝物區分能力。他們發現，利用3-羥基丁酸/4-羥基丁酸的異構體相對含量信息，可以成功實現MCF-7細胞的3種亞型精細區分。進一步的研究表明，3-羥基丁酸的豐度差異是導致腫瘤細胞分型的主要原因，并且與下游多種抗氧化應激靶蛋白的表達量呈正相關。這一發現為深入理解腫瘤異質性以及乳腺癌的精準治療提供了新的思路。
北京大學化學與分子工程學院在單細胞組學研究中的這些進展，對于揭示細胞表型異質性和闡明生物過程的分子機制具有重要意義，不僅推動了生物學和醫學研究的深入，也為疾病的診斷和治療提供了新的視角和方法。
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