正如世界上沒(méi)有兩片相同的樹(shù)葉，世界上也沒(méi)有兩個(gè)相同的細胞。探索細胞之間的異質(zhì)性，有助于了解復雜的細胞世界。為此，美國加州大學(xué)伯克利分校的研究人員開(kāi)發(fā)出一種單細胞western blot方法，實(shí)現了單細胞分辨率的蛋白質(zhì)分析。這項成果發(fā)表在最新一期的《Nature Methods》雜志上。

     異質(zhì)性是細胞過(guò)程所固有的，包括干細胞分化、發(fā)育、癌癥、藥效及免疫反應等。為了充分了解復雜細胞群體中多樣化的行為，研究人員需要一些分析工具，帶來(lái)單細胞分辨率、提供定量且高度特異的目標蛋白檢測，但又不使用可能干擾細胞功能的標簽。目前的一些方法多存在限制，要么特異性有限，要么反映了細胞群體而非單個(gè)細胞的行為。

 
     為此，美國加州大學(xué)伯克利分校（UC Berkeley）生物工程系的研究人員開(kāi)發(fā)出一種單細胞western blot（scWestern）方法。具體來(lái)說(shuō)，它采用一塊可擴展的開(kāi)放式微孔芯片結構，能在4小時(shí)內同時(shí)分析~2000個(gè)細胞。他們應用這種方法來(lái)研究體外刺激下的干細胞信號和分化反應。

     scWestern分析采用顯微鏡玻片，包被有30-μm厚的光敏聚丙烯酰胺（PA）凝膠，而芯片上共有6720個(gè)微孔。這些微孔的直徑為20 μm，是在聚丙烯酰胺凝膠聚合時(shí)形成的。為了實(shí)現數千個(gè)單細胞的同時(shí)分析，scWestern整合了所有關(guān)鍵的western blot步驟。

     研究人員稱(chēng)，三個(gè)基本的設計原則支撐了scWestern。首先，在流體、光學(xué)和電子接口方面，他們從整體上解決了scWestern，這實(shí)現了高度平行的分析，而不需要單獨獲取每個(gè)細胞。通過(guò)被動(dòng)重力驅動(dòng)的細胞設置，細胞懸液接種到微孔中，每個(gè)微孔在5-10分鐘內捕獲0-4個(gè)細胞。

     作為第二個(gè)設計原則，他們通過(guò)優(yōu)化短分離距離的聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE），實(shí)現了高密度的scWestern芯片。在細胞裂解后電泳開(kāi)始，他們在浸沒(méi)的scWestern玻片上應用電場(chǎng)，電泳蛋白穿過(guò)微孔壁，進(jìn)入薄的凝膠層。第三個(gè)設計原則利用了反應（蛋白質(zhì)固定）和運輸（抗體雜交）的小特征長(cháng)度。在PAGE之后，蛋白質(zhì)與PA凝膠交聯(lián)。之后進(jìn)行抗體雜交和檢測。
研究人員應用這種scWestern方法來(lái)監控大鼠神經(jīng)干細胞的單細胞分化以及對有絲分裂原刺激的響應。他們發(fā)現，scWestern能定量每個(gè)單細胞中最多11種目標蛋白，在與FACS整合時(shí)，支持稀有或珍貴細胞（~200個(gè)）的分析。

     研究人員認為，scWestern突破了其他單細胞蛋白分析方法的限制，作為一種多功能的工具，能夠以單細胞分辨率研究復雜的細胞群體。