基于电感耦合等离子体质谱的单细胞分析-生物化学与生物物理进展.pdf

生物化学与生物物理进展 Progress in Biochemistry and Biop hys ics 2016, 43(8): 739~746 于电感耦合等离子体质谱的单细胞分析* 1, 2) 2, 3) 3) 2) 1) 2)** 俊稳 张欣颖 李 亮 丰伟悦 王海芳 王 萌 1) 2) ( 海大学环境与化学工程学院，上海200444 ； 中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性重点实验室，北京100049； 3) 武汉工程大学材料科学与工程学院，武汉430205) 摘要 单细胞分析可以获得细胞在微环境中准确的个体信息，对于研究细胞的信号传导、生理病理和疾病的早期诊断等具有 十分重要的意义 近年来，基于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的单细胞分析方法开始得到越来越多的应用 本文综述了基 于ICP-MS 的单细胞分析方法及其在免疫分析、疾病诊断、药物筛选、纳米分析等方面的部分应用，并对基于ICP-MS 的单 细胞分析方法做出总结和展望 关键词 电感耦合等离子体质谱，单细胞分析，金属标签，质谱细胞仪，激光烧蚀 学科分类号 O657.63，Q581，Q26 DOI: 10.16476/j.pibb.2016.0003 细胞是生命活动的基本单位，要探索生命活动 问题. 规律，阐明疾病发生机理，就必须理解细胞的结 到目前为止，很多方法已经成功应用于单细胞 [1] 构、功能及其行为 过去的研究往往以细胞群体 分析，如流式细胞术、荧光显微镜、电泳法和微流 作为研究对象，得 的结果是整个细胞群或组织层 控芯片等[4-7] 然而， 述方法很难直接用于分析 面的宏观表征 然而细胞在生长过程中会产生巨大 单细胞中的元素，特别是痕量元素 电感耦合等离 的差异，这种差异是由于不同细胞个体内生化反应 子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry, 和外界条件的微小变化累积导致的，即所谓的细胞 ICP-MS)是最常用的无机质谱，对痕量元素具有很 [8] 异质性(heterogeneity) 单细胞分析(single cell 的检测能力 ，不但能够在单细胞水平 检测细 analysis)可获得细胞在微环境中准确的个体信息， 胞内元素的含量，也可通过金属标签间接分析单个 [9] 大量细胞个体呈现的差异性信息对于研究细胞的信 细胞中的生物分子 基于ICP-MS 技术的单细胞 号传导、生理病理和重大疾病的早期诊断具有十分 分析，在最近几年发展很快，有望成为化学、生物 重要的意义[2] 学、医学等领域的重要研究工具 本文介绍了国内 单细胞分析中的研究对象多种多样，最常见的 外基于ICP-MS 技术的单细胞分析方法的必威体育精装版进 有核酸、蛋白质、多肽以及多种小分子代谢物 除 展，并对该方法做出总结和展望 述生物活性分子外，微量元素特别是生命必需金 1 基于质谱细胞仪的单细胞分析 属元素在细胞生命活动中也扮演了非常重要的角 色 如图1 所示，金属离子、金属结合分子不仅在