新型质谱技术让神经化学研究进入单细胞时代

本文摘要:单细胞技术不仅在测序方面获得了很大进展,单细胞质谱分析也正在渐渐获得更好的注目。与用作分析单个细胞基因组的单细胞测序有所不同,单细胞质谱主要是研究单个细胞内的代谢物情况。今年初,中国科大的熊伟教授和黄光明教授等人在PNAS上公开发表了一项研究,他们利用一种新技术对单个神经元内的数千种化学小分子展开了较慢质谱检测,并且可以做实时收集电生理信号,在单细胞层次上顺利地已完成了对神经元功能、代谢物构成及其新陈代谢通路的研究。 世界上没两片完全相同的叶子,细胞也是。

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单细胞技术不仅在测序方面获得了很大进展,单细胞质谱分析也正在渐渐获得更好的注目。与用作分析单个细胞基因组的单细胞测序有所不同,单细胞质谱主要是研究单个细胞内的代谢物情况。今年初,中国科大的熊伟教授和黄光明教授等人在PNAS上公开发表了一项研究,他们利用一种新技术对单个神经元内的数千种化学小分子展开了较慢质谱检测,并且可以做实时收集电生理信号,在单细胞层次上顺利地已完成了对神经元功能、代谢物构成及其新陈代谢通路的研究。

世界上没两片完全相同的叶子,细胞也是。然而,科学家们在展开现代生物学研究时,大多时候都实地考察的是细胞群体,而忽视了细胞异质性。就拿神经细胞来说,大脑中有亿万个神经细胞,这些神经细胞在细胞形态,神经元联结,细胞结构,电生理以及生理功能上具备高度的多样性。

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有所不同种类的神经细胞中,其基因组、蛋白组、化学分子构成、含量、新陈代谢也都具有相当大的差异。在直径将近1毫米的一个较小的脑区,有可能就不存在几十种甚至上百种几乎有所不同的神经元以及胶质细胞类型。甚至很多情况下,即使物理距离上邻接的两个神经元也有可能是两个有所不同的神经元类型。因此,对脑内单个神经元的基因组、蛋白质组以及新陈代谢组展开分析,具备最重要的生物学价值。

单细胞技术在近年发展十分很快,比如单细胞测序,早已普遍应用于各种生命学科的研究。2014年1月NatureMethods上公开发表的年度特别报道,将“单细胞测序”(Singledoutforsequencing)的应用于列入2013年度最重要的方法学进展。

单细胞技术不仅在测序方面获得了很大进展,单细胞质谱分析也正在渐渐获得更好的注目。与用作分析单个细胞基因组的单细胞测序有所不同,单细胞质谱主要是研究单个细胞内的代谢物情况,例如化学小分子的构成、含量和新陈代谢等等。单细胞质谱的优势在于可以高通量检测目前其它单细胞技术无法检测的小分子化合物,以及它们的新陈代谢过程。同时,由于质谱本身的优势,不必须采行测序或者特异性抗体等外部手段,就可以准确分析检测到的化学物质信息,可以说道是“物美价廉”。

不过,由于质谱技术本身的局限性,目前还无法做类似于单细胞测序那样的大规模测量。


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