單細(xì)胞空間組學(xué)技術(shù)是表征多細(xì)胞系統(tǒng)的細(xì)胞狀態(tài)和相互作用的關(guān)鍵，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于組織切片樣品，但鮮有應(yīng)用在完整的多細(xì)胞生物樣品。果蠅胚胎是遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)中廣泛使用的多細(xì)胞模式系統(tǒng)。其發(fā)育斑圖隨時(shí)空顯著變化，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法通常誤差偏大且測(cè)量通量較低，而測(cè)量通量高的基于測(cè)序的空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)則不適用于尚未形成細(xì)胞膜的早期果蠅胚胎，所以長(zhǎng)期以來(lái)精準(zhǔn)量化同一胚胎的多基因蛋白表達(dá)圖譜一直是亟待解決的難題?；谖⒘骺匦酒亩嘀孛庖邿晒馊旧夹g(shù)有望克服上述挑戰(zhàn)。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，2022年11月，北京大學(xué)定量生物學(xué)中心/河北工業(yè)大學(xué)劉峰課題組和北京大學(xué)定量生物學(xué)中心/物理學(xué)院羅春雄課題組在《Lab on a chip》合作發(fā)表了題為“An integrated microfluidic device for multiplexed imaging on spatial gene expression patterns of Drosophila embryos” 的封面文章，開(kāi)發(fā)出了一種基于微流控芯片實(shí)現(xiàn)多重免疫熒光染色的果蠅胚胎多標(biāo)蛋白定量成像系統(tǒng) （圖1）。

圖1 整體示意圖（Lab on a chip封面推薦） 研究者優(yōu)化了捕獲染色設(shè)計(jì)并成功制備了三層套刻的微流控芯片系統(tǒng)（圖2A-C）。該系統(tǒng)可以自動(dòng)捕獲多個(gè)果蠅胚胎并實(shí)現(xiàn)90%以上的胚胎捕獲率，且捕獲的胚胎具有80%以上的水平朝向選擇性。超過(guò)胚胎高度的一半的底層染液的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)在芯片內(nèi)整個(gè)胚胎均勻免疫熒光染色，染色效果同傳統(tǒng)染色實(shí)驗(yàn)一致，但與傳統(tǒng)染色實(shí)驗(yàn)相比更有效率、消耗試劑更少。同時(shí)該系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)記、洗脫、再標(biāo)記的自動(dòng)循環(huán)操作，實(shí)現(xiàn)了同一個(gè)胚胎上的多標(biāo)蛋白成像以得到具有空間信息的多基因蛋白表達(dá)圖譜 （圖2D）。

圖2 果蠅胚胎多標(biāo)蛋白定量成像微流控系統(tǒng)。（A）芯片設(shè)計(jì)；（B）模擬結(jié)果成像；（C）洗脫實(shí)驗(yàn)結(jié)果；（D）多標(biāo)染色流程示意圖。 該工作為日益蓬勃發(fā)展的多基因標(biāo)記技術(shù)提供了新思路，特別是為解決多細(xì)胞體系的多標(biāo)蛋白成像提供了良好的借鑒。利用該微流控系統(tǒng)，將有助于全面觀測(cè)多細(xì)胞生物的基因表達(dá)斑圖和深入解析其調(diào)控機(jī)理。 北京大學(xué)物理學(xué)院18級(jí)博士生朱紅村為本文的第一作者，另一位作者為北京大學(xué)定量生物學(xué)中心17級(jí)博士畢業(yè)生沈雯婷。劉峰研究員和羅春雄教授為本文的通訊作者。該工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和面上項(xiàng)目、北京大學(xué)物理學(xué)院介觀物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助和支持。

審核編輯 ：李倩