细胞类型特异性蛋白质组学 (Cell-type-specific proteomics)旨在克服传统蛋白质组学中样本异质性的问题,精确解析复杂组织(如大脑、肾脏、肝脏或肿瘤)中特定类型细胞的蛋白质组。
生物组织由多种细胞类型以特定的比例和空间排列构成。如果我们分析整个组织的蛋白质组,得到的结果是所有细胞的平均信号。这会掩盖数量稀少但功能重要的细胞(例如:稀有的抑制性神经元或癌症干细胞)的独特蛋白质特征。
细胞类型特异性蛋白质组学的目标就是:在不损失细胞原位信息或不破坏细胞功能状态的前提下,只分离或只标记目标细胞的蛋白质,然后进行深入的质谱分析。
基于细胞分离的策略 (Cell Isolation)
该方法侧重于纯化目标细胞,然后对纯化后的细胞进行传统的蛋白质组学分析。
| 技术名称 | 目标细胞分离方法 | 优点 | 缺点 |
| 激光捕获显微切割 (LCM) | 利用激光精确切割和收集组织切片上的目标细胞群。 | 空间精确度高,保留细胞形态和空间位置信息。 | 通量低,样本量小,可能引入提取偏差。 |
| 荧光激活细胞分选 (FACS) | 基于细胞表面或内部荧光标记,将细胞悬液中的目标细胞高速分选出来。 | 纯度高,通量相对较高。 | 需要将组织解离成单细胞悬液,可能改变细胞的生理状态。 |
| 免疫磁珠富集 (MACS) | 使用与目标细胞表面标志物结合的抗体磁珠进行富集。 | 操作简单、快速。 | 纯度可能低于 FACS。 |
经典文献:10.1038/ni.3693
基于原位标记/捕获的策略 (In Situ Labeling/Tagging)
这是更前沿的方法,它允许在复杂的组织或活体内直接标记或捕获目标细胞的蛋白质,从而避免细胞分离带来的应激和损失。
遗传编码的生物正交标记(如 APEX-MS)
原理: 将一种酶(如 APEX2 或 TurbolD)通过启动子(Promoter)的特异性驱动,使其只在目标细胞类型中表达。
步骤: 目标细胞中的酶利用生物素(Biotin)在细胞内的特定时间和空间(如细胞器)对邻近的蛋白质进行快速标记。随后,通过链霉亲和素(Streptavidin)将这些标记的蛋白质富集并进行质谱分析。
优势: 时间分辨率高,可研究亚细胞结构(如线粒体、突触)的特异性蛋白质组,保留了细胞原位环境。
翻译后调控的特异性捕获
原理: 利用基因工程手段,在特定细胞类型中表达核糖体标记物或特定的 tRNA,从而追踪该细胞正在合成的蛋白质。
Cell-specific ncAA tagging
10.1038/nbt.4056
10.1021/jacs.8b03074
Cell type classification using proteomics
10.1038/s41467-019-11153-5
10.1038/s41467-019-13418-5
10.1016/j.aca.2021.338672
10.1016/j.mcpro.2024.100792
终极:单细胞蛋白质组学 (single-cell proteomics) #230