[發(fā)明專利]基于微液滴壓縮通道的單細胞蛋白高分辨率定量檢測系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2023-01-14
• 公開（公告）號: CN115980354A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳健;楊光;衛(wèi)元晨;楊泓宇;張婷;高馳遠;王軍波;陳德勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G01N33/58
• 分類號: G01N33/58;G01N33/68;G01N33/53
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本發(fā)明提供了基于微液滴壓縮通道的單細胞蛋白高分辨率定量檢測系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)組成包括：微液滴裂解與生成模塊，用于實現(xiàn)液滴內(nèi)單細胞染色抗體的掉落；微液滴石英壓縮通道檢測模塊，用于實現(xiàn)微液滴中單細胞蛋白熒光信號的收集與檢測；微液滴熒光信號收集與處理模塊；用于對采集到的熒光信號的處理與分析；微液滴驅(qū)動模塊，用于實現(xiàn)微液滴在微通道中的流速控制。本發(fā)明通過使用石英代替常見基底材料降低光學噪聲，通過使用正弦波控制激光源對產(chǎn)生熒光進行調(diào)制，降低電噪聲，與已有方法相比，其檢測分辨率有兩個數(shù)量級的顯著提升；本發(fā)明通過優(yōu)化細胞裂解液成分，與已有方法相比，實現(xiàn)了檢測結(jié)果的高可靠性與準確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學檢測領(lǐng)域，具體涉及基于微液滴壓縮通道的單細胞蛋白高分辨率定量檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

單細胞蛋白高分辨率定量檢測是指在短時間內(nèi)針對某些含量較少的蛋白實現(xiàn)大量單個細胞的某種或多種蛋白分子數(shù)的定量檢測，這種蛋白定量分析結(jié)果為細胞異質(zhì)性提供著關(guān)鍵參數(shù)，有助于腫瘤的機理研究和臨床診斷治療。

目前單細胞蛋白定量通常采用熒光流式細胞術(shù)或質(zhì)譜流式細胞術(shù)，熒光流式細胞術(shù)其利用熒光標記抗體染色的細胞通過毛細管沖洗，熒光強度由光電倍增管量化。隨后基于化學修飾后的校準珠，熒光流式細胞術(shù)可以對單細胞表面蛋白進行準確定量，但該方法由于缺乏相應(yīng)胞內(nèi)蛋白校準珠，無法準確定量單細胞胞內(nèi)蛋白的分子數(shù)。質(zhì)譜流式細胞術(shù)采用稀土金屬標記抗體染色的細胞被電離并利用飛行時間質(zhì)譜儀進行分析，從而量化單個細胞中的蛋白質(zhì)表達。雖然該方法可以在單細胞水平上同時檢測細胞內(nèi)和細胞表面蛋白，但由于缺乏校準方法，其無法獲得單細胞蛋白的準確分子個數(shù)。

由于微流控技術(shù)與生物細胞(幾十到幾百微米)之間的尺寸相匹配，它已經(jīng)成為單細胞分析的一個重要工具。對于基于微流控技術(shù)的單細胞蛋白定量分析，主要有兩種方法：微雕刻法和條碼芯片法，二者原理主要是將單細胞限制在微孔或微腔中，然后進行細胞裂解、蛋白捕獲及定量。盡管這些微流控方法是基于大陣列的分析，但它們不能連續(xù)地表征單個細胞，因此受到了吞吐量的限制，檢測通量較低。

近年來，一種基于壓縮通道的微流控平臺，以高通量的方式定量單細胞的特異性胞內(nèi)蛋白。在這種微流式細胞術(shù)法中，利用壓縮的微通道作為校準結(jié)構(gòu)，熒光標記抗體染色的細胞被迫擠壓通過壓縮通道，收集原始熒光信號。同時，已知濃度的熒光抗體溶液通過該壓縮通道以產(chǎn)生校準曲線，從而能夠?qū)⒃紵晒庑盘栟D(zhuǎn)換為特異性胞內(nèi)蛋白數(shù)。盡管基于這種方法，可以獲得單細胞胞內(nèi)蛋白數(shù)，但這種方法由于其細胞尺寸是比壓縮通道截面尺寸小的，造成其經(jīng)常發(fā)生堵塞的問題，從而影響檢測效率。

最近考慮使用基于微液滴的方法，將細胞在液滴中裂解，用液滴代替細胞通過壓縮通道，由于液滴相比細胞本身其無支撐結(jié)構(gòu)，所以其可在壓力作用下，順利通過壓縮通道而不會造成堵塞的問題。但現(xiàn)有的基于微液滴壓縮通道定量檢測單細胞蛋白的方法，受限于微液滴對于細胞的稀釋作用和較大的背景噪聲，導致其檢測分辨率較低，很難成為研究腫瘤異質(zhì)性的有效方法。

因此研發(fā)一種基于微液滴壓縮通道的單細胞蛋白高分辨率定量檢測系統(tǒng)及方法，在解決細胞堵塞問題的同時實現(xiàn)方法分辨率的提升，從而實現(xiàn)更多蛋白種類的檢測，對于進行腫瘤異質(zhì)性的研究是具有非常重要的科學意義的。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

研發(fā)一種基于微液滴壓縮通道的單細胞蛋白高分辨率定量檢測系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)有微液滴檢測方法分辨率較低的問題，以實現(xiàn)滿足含量更少蛋白檢測的臨床需求。

(二)技術(shù)方案