Микропротеомика на основе капельной микрофлюидики и масс-спектрометрии

Понимание клеточной гетерогенности важно для изучения сложных клеточных субпопуляций, процессов дифференцировки и влияния микроокружения. Одно-клеточная протеомика играет ключевую роль, но традиционные методы сталкиваются с проблемами потери образца и чувствительности при анализе малых популяций клеток.

Чтобы решить эти проблемы, профессора Шуайлун Чжан и Хан Ли из Пекинского технологического института опубликовали обзорную статью "Droplet-Based Microfluidics with Mass Spectrometry for Microproteomics" в журнале Engineering. В обзоре исследуется интеграция капельной микрофлюидики с масс-спектрометрией (MS) для минимизации потерь образца и повышения чувствительности в одно-клеточной протеомике.

Обзор начинается с представления капельной микрофлюидики и её применений в одно-клеточном анализе. Технологии, такие как SODA, nanoPOTS и платформы цифровой микрофлюидики (DMF), позволяют точно манипулировать микрокаплями на чипе. Это облегчает сложные задачи: культивирование клеток, изоляцию одиночных клеток, подготовку образцов и обогащение аналитов.

Авторы подчеркивают последние достижения в комбинации капельной микрофлюидики с MS для одно-клеточной протеомики. Технологии nanoPOTS, SODA и OAD chip позволяют проводить многоступенчатую подготовку образца на одном чипе, значительно повышая аналитическую эффективность.

Платформы DMF, такие как DMF-SP3 и DISCO, обеспечивают высокочувствительный протеомный анализ, особенно для малых популяций клеток. Обзор показывает, как гибкая капельная микрофлюидика может быть интегрирована с системами MS, такими как integrated DMF и DMF-µSH-MS, предлагая исследователям быстрые и чувствительные инструменты для углублённого протеомного анализа.

В статье представлены различные применения микропротеомики в биологических исследованиях, включая изучение клеточной гетерогенности, пространственной протеомики и поиска биомаркеров. Эти данные улучшают молекулярное понимание клеточного разнообразия и закладывают основу для более точных подходов в персонализированной медицине.

Капельная микрофлюидика обладает большим потенциалом в микропротеомике, позволяя создавать миниатюрные и интегрированные рабочие процессы, которые эффективно снижают потери образца. Последние достижения в устройствах для капельной микрофлюидики и высокоразрешающей MS сделали возможным автоматизированную параллельную обработку и глубокий количественный анализ одиночных клеток, что способствует биологическим и клиническим применениям. Эта технология сыграла ключевую роль в характеристике клеточной гетерогенности и открытии новых биомаркеров.

В перспективе дальнейшее развитие микрофлюидики и MS позволит вывести одно-клеточную протеомику на новый уровень. Оптимизация рабочих процессов и инструментов улучшит аналитическую чувствительность, выявляя низко-обильные белки и их посттрансляционные модификации. Передовые методы MS в сочетании с инструментами машинного обучения улучшат возможности анализа данных, упрощая интерпретацию сложных протеомных данных.

Несмотря на проблемы, такие как эффективный перенос образца и разработка интерфейса ионизации, исследователи активно изучают инновационные методы разделения для улучшения возможностей высокопроизводительного анализа. Продолжающееся развитие капельной микрофлюидики и MS революционизирует наше понимание клеточных систем, приводя к прорывным достижениям как в фундаментальных исследованиях, так и в клинической практике.