近日,國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室用戶,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命學(xué)院神經(jīng)退行性疾病研究中心暨中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)腦資源庫熊偉教授研究組與中科大化學(xué)學(xué)院黃光明教授研究組合作,基于自行開發(fā)的單細(xì)胞電生理與質(zhì)譜聯(lián)合檢測平臺,對小鼠大腦中單個(gè)神經(jīng)元開展了多種化學(xué)成分的快速質(zhì)譜檢測,獲得常規(guī)手段難以檢測的較低極性代謝物的代謝通路信息。相關(guān)研究成果于2月21日在線發(fā)表在國際權(quán)威綜合學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院報(bào)》(PNAS)上。
腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞在細(xì)胞形態(tài)、突觸連結(jié)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、電生理以及生理功能上具有高度的多樣性。不同種類的神經(jīng)細(xì)胞中,其化學(xué)分子組成、含量、代謝也都有著很大的差別。因此,對腦內(nèi)單個(gè)神經(jīng)元的化學(xué)成分進(jìn)行分析,具有重要的生物學(xué)價(jià)值。這項(xiàng)研究首次利用化學(xué)質(zhì)譜方法直接無稀釋的檢測單個(gè)神經(jīng)元中多種神經(jīng)遞質(zhì)、代謝物、脂質(zhì)等化學(xué)小分子,實(shí)現(xiàn)了單個(gè)神經(jīng)元化學(xué)成分及代謝物的即時(shí)分析,該技術(shù)將目前神經(jīng)細(xì)胞成分分析的研究推向了一個(gè)活細(xì)胞及單細(xì)胞水平,有望在單細(xì)胞層次上去研究神經(jīng)生物學(xué)、代謝組學(xué)、毒理學(xué)等生命科學(xué)的重大問題,具有非常重要的應(yīng)用前景。
膜片鉗與單細(xì)胞質(zhì)譜分析聯(lián)用技術(shù)分析單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞示意圖
質(zhì)譜分析因具有高靈敏度、大的線性范圍以及高通量分析待測物的特點(diǎn),逐漸被用于單細(xì)胞的細(xì)胞代謝分析。在本項(xiàng)研究中,主要利用合肥光源“光電離質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)站”(BL04B)開展了單細(xì)胞層次上對神經(jīng)元功能、代謝物組成及其代謝通路的研究。
“光電離質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)站”(BL04B)主要利用可調(diào)諧同步輻射真空光電離結(jié)合分子束質(zhì)譜技術(shù),實(shí)時(shí)探測光、熱、放電、催化等過程的反應(yīng)中間體,探討所涉及的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。此外,質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)站還用于研究土壤、食品、 中藥提取物等的化學(xué)分析,以及生物組織質(zhì)譜成像等。
(合肥光源提供)