上海十院朱小立：单细胞空间蛋白质组学成像新进展

关键词：

空间蛋白质组学分析、多重成像、可逆杂交链式反应（HCR）、计算机辅助设计（CAD）、单细胞

文章概况 

题目：

Computer-aided design ofreversible hybridization chain reaction (CAD-HCR) enables multiplexed single-cell spatial proteomics imaging

发表期刊

SCIENCE ADVANCES (IF预估=14.205)

全部作者

Xiaohao Liu1,2†, Dongsheng Mao2,3 †, Yuchen Song2 , Liucun Zhu2 , Albertina N. Isak2 , Cuicui Lu2 , Guoli Deng2 , Feng Chen1 , Fenyong Sun1 *, Yu Yang3 *, Xiaoli Zhu1,2 *, Weihong Tan3,4,5 *

发表时间

2022年1月14日

摘要直译

受检测通量与检测技术灵敏度的限制，单细胞原位空间蛋白组学分析至今仍未能实现。近年来，免疫核酸扩增技术的发展为解决这一问题提供了巨大的机遇。在这里，我们报告了一种新颖的杂交链置换技术（Computer-Aided Design of Reversible Hybridization Chain Reaction, CAD-HCR），涉及计算机辅助设计（CAD）和可逆DNA自组装（HCR）。其中，计算机辅助设计用于保障可逆DNA自组装的多路复用性并用于构建一个可以并行工作的序列数据库，而可逆DNA自组装允许“未组装-组装-去组装”状态的连续切换。通过整合免疫荧光技术，CAD-HCR已被成功地应用于单细胞空间蛋白组学分析。CAD-HCR的荧光信号与常规免疫荧光相似，与靶标蛋白丰度呈正相关，有利于蛋白质的可视化定量分析。该方法拓展了DNA自组装技术的性能和应用，同时也拓展了单细胞分析和蛋白组学研究的工具箱。

思考

在组学的研究中，定性、定量以及位置三方面的信息都极为重要。尽管现有的质谱技术、测序技术通过与密度梯度离心技术结合，在三方面信息的获取上均已有所涉及，但其破坏性、操作误差导致的定位不准确以及大量样本需求的问题仍然难以解决。相较之下，基于免疫荧光技术的单细胞空间组学的研究能够最为直观且准确地反映上述三方面信息，然而，如何突破单细胞空间组学研究的技术限制，包括信号的放大输出与高通量成像等，仍然是难以解决的瓶颈问题。DNA技术的发展无疑为高通量的信号放大输出提供了技术支持，但DNA技术的选择、DNA序列人工设计的复杂性及其与免疫荧光技术整合的重要技术问题仍未得到系统性的解决。

针对上述技术问题，在本文中，通过对DNA自组装技术的创新设计，实现了对靶标的“信号输出（组装）-信号洗脱（去组装）”循环式分析；借助计算机辅助设计的便捷性与全面性，从根本性上解决了DNA自组装序列人工设计的复杂性问题，保障了DNA自组装序列的高通量正交运行；进一步结合成熟的抗体标记技术，成功实现了与免疫荧光技术的整合。

作为初步探索，本文为DNA自组装技术与计算机技术的结合提供了成功经验，有望催生出更多DNA高通量分析技术、计算机辅助DNA设计算法研究相关成果以及针对上述技术/瓶颈问题的其他系统性解决方案的开发。

部分通讯作者简介

孙奋勇 教授、博士生导师

上海市第十人民医院副院长

上海市第十人民医院检验科主任

教育部新世纪优秀人才，上海市卫健委优秀学科带头人，上海医学会分子诊断专科分会优秀候任主委，检验学专科分会秘书。

所带检验科是上海市卫健委的重要薄弱学科，协同创新团队，上海市第十人民医院的重点学科。任职检验科主任十年以来，带领检验科通过ISO15189管理评审。与药剂科合作建立分子药学信息检验中心，致力于精准医学发展。

任国家自然基金委二审专家（H15/H20），多次受邀参与国家基金委举办的学科发展战略研讨会，创建长三角肿瘤分子诊断协同创新联盟，连续3年主持东方分子诊断大会，并获得2020年度检验医学学术会议特别贡献奖。《中华检验医学杂志》编委。受邀参与编写病原体核酸即时检测（POCT）质量管理要求专家共识。目前承担国家自然基金重点项目1项，国家自然科学基金面上项目5项，上海市协同创新集群项目1项，培养国家优青1名。以第一或通讯作者身份在国际权威杂志Molecular Cancer，Autophagy, Nature Communication，Nucleic Acid Research，Hepatology等SCI学术刊物发表相关论文70余篇，10分以上文章7篇。

朱小立 研究员、博士生导师

上海市第十人民医院检验科副主任

澳大利亚奋进学者

上海市晨光学者

主要从事疾病标志物分析新方法的研究

上海市细胞生物学学会理事

上海市生化与分子生物学学会理事

上海市医学会分子诊断专科分会委员

上海大学分子识别与生物传感研究中心常务主任

Biosensors期刊编委等

主持国家及省部级项目十余项

以第一或通讯作者在J. Am. Chem. Soc.等高水平SCI期刊上已发表研究论文60余篇，其中影响因子大于10的20篇，H指数31。