腫瘤研究新工具GET! 中國(guó)團(tuán)隊(duì)研發(fā)無(wú)標(biāo)記質(zhì)譜流式技術(shù)“
2022年3月，北京大學(xué)韓國(guó)軍團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)張新榮教授團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)發(fā)出用于免疫細(xì)胞與腫瘤相互作用研究的新一代免標(biāo)記單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)(label-free mass cytometry，CyESI-MS)。該項(xiàng)目獲得了2021年北京大學(xué)“臨床醫(yī)學(xué)+X”青年專項(xiàng)的支持。研究成果發(fā)表在《化學(xué)科學(xué)》雜志，題為“Dynamic metabolic change of cancer cells induced by natural killer cells at the single-cell level studied by label-free mass cytometry”。
質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)(mass cytometry)是利用質(zhì)譜原理對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行多參數(shù)檢測(cè)的流式技術(shù)，繼承了傳統(tǒng)流式細(xì)胞儀的高速分析的特點(diǎn)，又具有質(zhì)譜檢測(cè)的高分辨能力。目前質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)采用的儀器是CyTOF(Cytometry by Time-Of-Flight)，以電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)作為檢測(cè)裝置，其原理是用純化的單元素同位素標(biāo)記抗體，然后使用ICP-MS檢測(cè)該元素離子峰。
質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)可同時(shí)檢測(cè)的通道多，可操作性強(qiáng)，成本低，為單細(xì)胞分析提供了強(qiáng)有力的工具，對(duì)生物醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域的基礎(chǔ)科研與臨床應(yīng)用起到巨大的推動(dòng)作用。作為一種新興的單細(xì)胞檢測(cè)技術(shù)，質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)仍在不斷發(fā)展和進(jìn)步中，CyESI-MS就是其在非抗體免疫標(biāo)記的單細(xì)胞代謝組學(xué)質(zhì)譜檢測(cè)方向的新突破。
CyESI-MS通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)靜電場(chǎng)與氣液鞘流單細(xì)胞進(jìn)樣裝置實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立細(xì)胞中代謝小分子在線電噴霧離子化。該技術(shù)應(yīng)用于研究腫瘤免疫治療中天然殺傷性NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞代謝過(guò)程的影響。同時(shí)，該新技術(shù)為免疫細(xì)胞與癌細(xì)胞的相互作用機(jī)理研究提供了建立單細(xì)胞代謝圖譜的有效手段，并為單細(xì)胞多組學(xué)結(jié)合的研究提出了新的解決方法。
天然殺傷性NK細(xì)胞是人體最重要的免疫細(xì)胞之一，是免疫系統(tǒng)中識(shí)別和殺死癌細(xì)胞的初始免疫成分。與B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞不同，NK細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)無(wú)需引入抗原即可直接產(chǎn)生細(xì)胞毒性，因此NK細(xì)胞殺傷癌細(xì)胞的綜合能力更強(qiáng)。隨著近年來(lái)NK細(xì)胞療法的巨大進(jìn)步，NK細(xì)胞的應(yīng)用將成為對(duì)抗癌細(xì)胞的更強(qiáng)有力的武器。
研究團(tuán)隊(duì)利用 CyESI-MS在單細(xì)胞水平上研究了NK細(xì)胞誘導(dǎo)的癌細(xì)胞的動(dòng)態(tài)代謝物變化。隨著NK細(xì)胞(效應(yīng)細(xì)胞)和癌細(xì)胞(靶細(xì)胞)比例的增加，癌細(xì)胞的代謝物指紋圖譜連續(xù)發(fā)生變化，谷胱甘肽(GSH)、肌酸、谷氨酸和牛磺酸等19種與細(xì)胞凋亡相關(guān)的代謝物也發(fā)生了變化。
研究結(jié)果表明，NK細(xì)胞誘導(dǎo)的癌細(xì)胞凋亡是一個(gè)代謝物不斷變化的過(guò)程。即使在同一個(gè)細(xì)胞系中，個(gè)體癌細(xì)胞仍然對(duì)NK細(xì)胞表現(xiàn)出不同的敏感性。我們的工作將為使用代謝物評(píng)估NK細(xì)胞的毒性提供新的思路，并揭示NK細(xì)胞在異質(zhì)個(gè)體癌細(xì)胞中誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過(guò)程。
癌癥是人類健康的大敵，人口增長(zhǎng)、社會(huì)老齡化以及癌癥相關(guān)的危險(xiǎn)因素隨著科技的發(fā)展更加廣泛等使癌癥在現(xiàn)代社會(huì)愈加“流行”。目前癌癥治療仍然是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)難以攻克的難關(guān)。尋找癌癥防治方法需要對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行深入研究，而新技術(shù)的出現(xiàn)將大大推進(jìn)相關(guān)的研究進(jìn)展，也增加了人類治愈癌癥的希望。
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