【科研摘要】

快速准确地分析宿主细胞中外源基因的表达对于研究细胞和分子生物学中的基因功能至关重要，但是仍然面临着报道基因和靶基因不完整共表达的挑战。最近，上海交通大学谢海洋助理研究员/丁显廷教授团队提出了一种基于原位微芯片免疫印迹方法的单细胞转染分析芯片(scTAC)，用于快速准确地分析成千上万个宿主细胞中的外源基因表达。scTAC不仅可以将外源基因活性的信息分配给特定的转染细胞，而且即使在低共表达情况下也能够获得连续的蛋白表达。

结果表明，scTAC可以揭示报道基因和靶基因之间表达水平的关系，有助于评估瞬时转染策略的效率。显示了该方法用于研究稀有细胞信号传导途径中融合蛋白表达和下游蛋白表达的优势。根据经验，将EGFP-TSPAN8融合质粒转染到MCF-7乳腺癌细胞中，并分析两种癌干生物标记(ALDHA1和SOX2)的表达。scTAC方法清楚地揭示了一个有趣的现象，即转染的粘附MCF-7细胞具有某些干细胞特征，但它们没有干细胞外观。相关论文以题为SingleCell Immunoblotting based on a Photoclick Hydrogel Enables HighThroughput Screening and Accurate Profiling of Exogenous Gene Expression发表在《先进材料》上。

【主图导读】

图1 用于筛选和分析细胞中外源基因表达的单细胞转染分析芯片(scTAC)的示意图。a)将带负电荷的质粒和阳离子脂质体混合，引入宿主细胞，然后释放到细胞质中。b)MMP凝胶通过紫外线激发原位固定蛋白质(固定蛋白质的mPyTC的光点击循环加成反应)。c)对隔离区域进行疏水处理以限制样品的交叉污染。

图2 scTAC筛选转染细胞中EGFP的表达，并区分强表达和弱表达。

图3 使用scTAC分析EGFP-PD-1融合基因在单细胞中的共表达。

图4 目标基因和报告基因在不同的转染时间和浓度下共表达。

图5 TSPAN8蛋白的过表达诱导MCF-7细胞的干性。

图6 scTAC可分析单细胞蛋白表达，而Transwell可检测粘附细胞和球状细胞的细胞侵袭能力。

【总结】

团队已经开发了一种原位微芯片免疫印迹方法，用于快速，高通量的转染细胞单细胞筛选，以评估宿主细胞中的质粒构建和外源基因表达。团队相信scTAC具有以下优势:i)材料和微阵列的整合创新。我们开发了基于MMP光敏水凝胶的单细胞转染分析芯片(scTAC)。MMP水凝胶对低丰度蛋白质的灵敏检测，结合玻璃片蚀刻坐标和聚二甲基硅氧烷疏水性分离带，可对单个细胞中的外源基因表达进行高度灵敏，多模块且准确的分析。ii)解决了稀有细胞转染后分析的困难。专为转染分析设计的scTAC不仅有助于荧光细胞的定位以进行检测，而且还可以确保“真正的单细胞加载”。此功能确保可以捕获每个单个稀有细胞以进行分析。已经创建了一个高效且快速的分析平台，用于研究稀有细胞中的基因编辑。iii)广阔的应用潜力。尽管scTAC设计用于分析转染后的基因表达水平，但它不仅限于转染。一个芯片具有2000个微量滴定孔的阵列，多个并行的芯片可以实现高通量检测。scTAC具有在4小时之内的检测时间，紧凑和便携性，简单的存储以及可更换的后端检测设备等优点，使scTAC在生物学研究和医学诊断中具有广阔的应用前景。

参考文献:doi.org/10.1002/adma.