PerkinElmer ICP-MS助力癌症早期诊断单细胞分析方法

在癌症发病率逐年上升的今天，如何获得癌症等其他重大疾病的早期诊断正逐渐被科学家所关注，但由于分析方法的限制，过去的细胞研究往往只能以细胞群体为研究对象，探索细胞的生命活动。但是由于细胞之间存在差异，研究细胞群体往往会掩盖这种差异。单细胞分析可以获得细胞在微环境中准确的个体信息，对于研究细胞的信号传导、生理病理和重大疾病的早期诊断具有十分重要的意义。

    中国科学院高能物理研究所多学科中心丰伟悦课题组王萌博士发展了基于电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术的单细胞分析新方法，拓展了ICP-MS的应用范围，丰富了单细胞研究的分析工具。研究人员利用喷墨打印技术得到的皮升量级的液滴作为单细胞定量的标准，使用激光烧蚀（Laser Ablation， ESI NWR 213）与ICP-MS（Perkin Elmer NexION 300D）联用，成功实现了单细胞中金属纳米颗粒的原位定量分析。研究发现，浓度为100 nM金纳米颗粒（30 nm, NIST RM 8012）暴露4h后，70个单细胞中的金元素含量呈对数正态分布，分别含有9-370个金纳米颗粒，方法对金元素的定量限为2飞克。上述研究结果发表于美国化学会杂志Anal Chem（Anal. Chem., 2014, 86: 10252）。研究人员还利用时间分辨电感耦合等离子体质谱法完成了单细胞内必需微量元素的定量和分布模式研究。通过改进细胞样品前处理方法和使用Perkin Elmer NexION 300D具有的动态反应池（DRC）技术，有效地降低了单细胞分析本底水平和多原子离子干扰，实现了单细胞内Fe, Cu, Zn, Mn, P, S等元素的定量分析，揭示了这些元素在单个正常细胞和癌细胞中分布模式。这些微量元素在单个正常细胞和癌细胞中不同的含量和分布模式将为癌细胞的检测和识别提供很好的证据。相关研究结果发表在英国皇家化学会杂志Analyst上（Analyst, 2015,140: 523）。上述工作得到了科技部973计划和国家自然科学基金支持。