近日，东华理工大学的徐加泉和陈焕文课题构成长了一种可选择性提取并检测单细胞内代谢物的直接质谱方法。利用多数生物分子在生物环境中随意马虎携带正电/负电荷的特点，基于电泳事理作者开拓了探针电泳质谱法（PEMS），外加电场匆匆使携带不同电荷代谢物的定向泳动，从而实现选择性提取，然后在质谱中得到所提取代谢物的分子构造信息。提取及检测流程如图1所示，首先单细胞置于导电玻璃上，将尖端添补了定量电解液的探针插入细胞中，在导电玻璃和探针内的电极间施加额外的+2V/-2V DC电场，带负电/正电电荷的分子会迁移至探针的电解液中；然后该探针直接作为Nano离子源，将检测物电离进入质谱剖析。
图1. PEMS剖析单细胞流程图
作者们首先采样荧光成像、电化学剖析、质谱剖析等多种方法在溶液中对PEMS进行了标准，证明了PEMS可通过调控提取电压对溶液中的不同荷电分子进行选择性剖析，优化了提取电压、提取韶光、电解液种类等参数。随后，由于微探针具有良好的空间分辨率，可实现单个细胞的高分辨采样（图3a）和质谱剖析（图3b），作者们进一步稽核了PEMS在细胞代谢物剖析中的性能（图2c-h）:对易携带正电的谷氨酰胺与胆碱平分子，外加-2V电场（图2e）与直接提取细胞液（图2c）剖析比较，能够分别提升9.7和6.1倍旗子暗记强度；对付易携带负电荷的分子，如富马酸，外加-2V电场反而会降落其旗子暗记强度（图2g）。在外加+2V电场（图2h）后，比较直接提取细胞液（图2d）剖析，则能够明显提升易携带负电的富马酸与丙酮酸的质谱旗子暗记旗子暗记强度。末了，作者们将之运用于外界成分刺激下单细胞水平代谢物变革的研究。对洋葱进行CdSe量子点浸泡或γ射线照射处理，并采取PEMS方法对洋葱单细胞代谢物进行了检测。创造在CdSe量子点浸泡后，赖氨酸和其他胺类分子旗子暗记强度涌现了提升，这被认为是植物细胞抗逆性的一个表现。在γ射线照射下的洋葱细胞中柠檬酸、丙酮酸旗子暗记强度降落，作者们将其归因于这类分子被花费以抵抗γ射线下的自由基氧化。
图2. PEMS单细胞剖析
这一成果近期揭橥在Analytical Chemistry 上，文章第一作者为东华理工大学宋丽丽博士，通讯作者为徐加泉博士和陈焕文教授。
Polarity-Specific Profiling of Metabolites in Single Cells by Probe Electrophoresis Mass Spectrometry
Lili Song, Konstantin Chingin, Meng Wang, Dacai Zhong, Huanwen Chen, and Jiaquan Xu
Anal. Chem., 2022, 94, 4175–4182, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c03997
徐加泉博士简介
徐加泉，东华理工大学江西省质谱科学与仪看重点实验室副教授，2016年于武汉大学取得博士学位，同年进入东华理工大学事情。研究领域为基于电化学和质谱技能的殽杂样品剖析。在干系领域揭橥论文30余篇，包括以第一作者或通讯作者揭橥的Angew. Chem. Int. Ed.、Anal. Chem.、Sci. China. Chem.等，获各种授权专利6项，先后主持国家自然科学基金青年基金、国家自然科学基金地区基金、江西省精彩青年基金等。
