[發(fā)明專利]快速天然單個(gè)細(xì)胞質(zhì)譜分析法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980084819.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113196031A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·F·卡希爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: UT-巴特勒有限公司
• 主分類號(hào): G01N1/02
• 分類號(hào): G01N1/02;G01N15/10;G01N15/12;G01N15/14;G01N27/62;G01N33/48;H01J49/30;H01J49/34;H01J49/40;H01J49/42
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所 11323
• 代理人: 權(quán)鮮枝

一種通過(guò)質(zhì)譜分析法分析單個(gè)細(xì)胞的方法，包括在液體介質(zhì)中提供多個(gè)細(xì)胞并將所述細(xì)胞和液體介質(zhì)置于單個(gè)細(xì)胞分離噴出系統(tǒng)中的步驟。從單個(gè)細(xì)胞分離噴出系統(tǒng)中釋放含有單個(gè)細(xì)胞的液體介質(zhì)。在含有流動(dòng)的捕獲探頭溶劑的捕獲探頭中捕獲所述液體介質(zhì)和單個(gè)細(xì)胞。用捕獲探頭中的裂解誘導(dǎo)器裂解所述細(xì)胞以將單個(gè)細(xì)胞組分分散到所述介質(zhì)中。將裂解的單個(gè)細(xì)胞組分輸送到質(zhì)譜儀，其中進(jìn)入該質(zhì)譜儀的所述裂解的單個(gè)細(xì)胞組分與進(jìn)入該質(zhì)譜儀的來(lái)自樣本的另一個(gè)單個(gè)細(xì)胞的任何分散組分在空間和時(shí)間上分開(kāi)。對(duì)所述裂解的單個(gè)細(xì)胞組分進(jìn)行質(zhì)譜分析。還公開(kāi)了一種通過(guò)質(zhì)譜分析法分析單個(gè)細(xì)胞的系統(tǒng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2018年12月18日提交的標(biāo)題為“Rapid Native Single Cell MassSpectrometry”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/781,048的優(yōu)先權(quán)，其全部的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。

關(guān)于聯(lián)邦資助的聲明

研究與開(kāi)發(fā)

本發(fā)明是在美國(guó)能源部授予的合同號(hào)DE-AC05-00OR22725的政府支持下完成的。政府對(duì)本發(fā)明享有一定的權(quán)利。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及質(zhì)譜分析法，更具體地涉及單個(gè)細(xì)胞質(zhì)譜分析法。

發(fā)明背景

細(xì)胞間差異存在于任何細(xì)胞群中，直到最近，對(duì)細(xì)胞機(jī)制的理解依賴于對(duì)大量細(xì)胞群的測(cè)量。現(xiàn)在普遍認(rèn)為總體均值可能不代表單個(gè)細(xì)胞功能，因此需要在基因組學(xué)、表觀基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)中進(jìn)行單個(gè)細(xì)胞分辨。單個(gè)細(xì)胞DNA和RNA測(cè)序的最新發(fā)展使我們具有以單個(gè)細(xì)胞分辨監(jiān)測(cè)細(xì)胞譜系和細(xì)胞異質(zhì)性的非凡能力。然而，即使是具有相同基因型的同基因細(xì)胞，也會(huì)表現(xiàn)出隨機(jī)的細(xì)胞異質(zhì)性。代謝物和其他組分濃度的非遺傳細(xì)胞差異影響響應(yīng)均勻致死藥物暴露的細(xì)胞死亡易感性、動(dòng)力學(xué)甚至死亡模式。在癌癥治療中，連續(xù)多輪細(xì)胞毒性化療通常會(huì)殺死腫瘤中恒定比例而不是絕對(duì)數(shù)量的細(xì)胞，這表明存在預(yù)先存在抑制治療的細(xì)胞異質(zhì)性或細(xì)胞亞群對(duì)治療的選擇性反應(yīng)。無(wú)論如何，非遺傳細(xì)胞異質(zhì)性對(duì)治療和療法的整體療效有明顯的影響。

以單個(gè)細(xì)胞分辨檢測(cè)代謝物是一項(xiàng)重大的分析挑戰(zhàn)。在一個(gè)細(xì)胞內(nèi)，有數(shù)千種獨(dú)特的化學(xué)物質(zhì)以能迅速變化的低濃度存在。與單個(gè)細(xì)胞基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)不同，代謝物沒(méi)有可用的擴(kuò)增策略，因此需要高靈敏度。同樣重要的是高單個(gè)細(xì)胞采樣通量(throughput)，這是獲得足夠的單個(gè)細(xì)胞數(shù)據(jù)以統(tǒng)計(jì)區(qū)分細(xì)胞群或亞群之間的差異所必需的。流式細(xì)胞術(shù)是最常用的單個(gè)細(xì)胞測(cè)量技術(shù)之一，它使用基于熒光的分子探針(probe)以高達(dá)數(shù)千個(gè)細(xì)胞/秒級(jí)別的極高通量分析特定代謝物，但由于光譜特征(spectroscopicsignature)重疊，流式細(xì)胞術(shù)只能同時(shí)測(cè)量大約十二個(gè)分子。使用基于重金屬同位素的分子探針的組合，質(zhì)譜流式細(xì)胞術(shù)可以靶向至多48種不同的分子組分，但這仍然僅代表單個(gè)細(xì)胞中存在的一小部分代謝物。不幸的是，通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)和質(zhì)譜流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)行非靶向分子分析是不可行的，因?yàn)檠芯咳藛T必須先了解并選擇要研究的分子。

由于其高靈敏度、化學(xué)特異性和速度，質(zhì)譜分析法(MS)是用于非靶向單個(gè)細(xì)胞分析的最適合的技術(shù)之一。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種基于真空和探頭的MS技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞的全面、非靶向化學(xué)分析。基于真空的技術(shù)包括二次離子MS(SIMS)、基質(zhì)輔助激光/解吸電離(MALDI)和激光/解吸電離(LDI)技術(shù)，這些技術(shù)雖然極其敏感，但需要在細(xì)胞自然狀態(tài)之外對(duì)細(xì)胞進(jìn)行重大修改，如固定和脫水，以方便在真空下進(jìn)行分析。幾種方法，包括活體單個(gè)細(xì)胞MS、單探頭MS和其他方法，使用手動(dòng)引導(dǎo)的探頭(如移液管、光纖和毛細(xì)管)來(lái)原位測(cè)量細(xì)胞化學(xué)，有時(shí)通過(guò)環(huán)境MS在體內(nèi)測(cè)量。然而，低采樣通量限制了大多數(shù)這些方法的價(jià)值，因?yàn)槊總€(gè)細(xì)胞的測(cè)量可能需要一個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，并且需要重要的用戶技能。一類環(huán)境MS技術(shù)使用激光脈沖來(lái)解剖單個(gè)細(xì)胞。這些技術(shù)對(duì)于組織中的細(xì)胞取樣特別有用。然而，這些技術(shù)中很少能夠從細(xì)胞懸液中測(cè)量細(xì)胞，并且通常具有低的采樣通量和靈敏度。