數據大揭秘--互生情愫的單細胞蛋白組學在生殖領域的應用
在上一期的小細胞，大使命 | 單細胞蛋白質組學在生殖領域的應用（一）中，我們回顧了近兩年蛋白質組學及單細胞蛋白質組學技術在卵細胞及胚胎細胞中的研究應用。中科新生命自建立單細胞蛋白質組學技術平臺以來，已經在檢測數量，檢測深度上實現重大突破。為了幫助各位老師對單細胞蛋白質組學解決生殖領域特殊樣本的能力有更深入的認識，本期我們將揭秘中科單細胞蛋白質組學在胚胎中詳細的實測數據及生殖領域課題方案設計，下面就緊跟小編步伐，一探究竟吧。
01
生殖樣本專屬單細胞蛋白質組學方法：高性價比，高深度檢測
中科新生命針對不同的單細胞樣本，分別對應SCoPE2-MS及4D-DIA兩種技術路線。對于卵細胞、胚胎等生殖類樣本，由于細胞尺寸較大（如小鼠卵母細胞直徑約90um），單個樣本蛋白含量較高，細胞一般無需分選并且常為凍存樣本，因此并不太適用于SCoPE2-MS技術路線。中科新生命經過多次研發優化，最終選擇適用于生殖樣本的極微量樣本制備方法（單管固相增強法），并結合蛋白肽段一步提取法的優勢，利用4D-DIA最新離子淌度質譜技術對單個胚胎或卵細胞樣本進行質譜檢測。
02
小鼠單胚胎近3000蛋白的高鑒定深度、高可靠性
對小鼠單個胚胎進行單細胞蛋白質組學實驗，實測數據如圖1A所示，單胚胎四次重復實驗的平均蛋白鑒定數達到了2800+。此外，對多個小鼠胚胎（5胚胎、10胚胎、20胚胎）進行上機測試，如圖1B所示，5胚胎、10胚胎、20胚胎的鑒定數量分別達到了3969、4155、4459。
進一步的，對單胚胎的四組重復實驗數據進行相關性分析，如圖2所示，4組實驗的定量相關性高達0.96，從而實現了結果的鑒定高深度和高穩定性。
圖1 小鼠單胚胎及多胚胎蛋白鑒定深度
圖2 小鼠單胚胎鑒定蛋白的組間相關性
03
生殖領域蛋白質組學應用建議
中科新生命除提供單細胞蛋白質組學技術服務外，在方案設計、解決應用方案也提供全方位服務，免除后續大數據分析難題。對于胚胎、卵細胞等生殖類樣本的課題設計，通常采用不同發育階段的樣本（如卵細胞不同發育階段）或不同生理狀態下取得的生殖樣本進行蛋白表達差異等生物學功能分析，以探究相關生物學過程中的關鍵調控因子。下面我們就以近兩年蛋白質組學在生殖領域中的兩篇應用文獻為素材，一起探究生殖領域方向具體的課題設計。
# 3.1
文獻題目：Integrative proteome analysis implicates aberrant RNA splicing in impaired developmental potential of aged mouse oocytes
發表期刊：Aging Cell（IF 11.005）
發表時間：2021.10
樣本類型：小鼠卵母細胞
組學技術：蛋白質組學（TMT）、轉錄組學
研究思路：
評估三組來自不同年齡小鼠（8– 10周, 6– 8月,及10– 12月）的MII卵母細胞的數量和質量；
小鼠卵母細胞老化過程中差異性表達蛋白的鑒定；
GO及KEGG分析表明差異性表達蛋白在RNA剪接中高度富集；
使用轉錄組學發現，在生殖老化的老鼠中有更為顯著的胚胎異常剪接以及桑椹胚DNA損傷；
基序分析及蛋白質組學確定PUF60蛋白是一種潛在的核心剪接因子，降低生殖老化小鼠卵母細胞的發育潛能；
差異剪接基因Cdk9剪接的改變模擬生殖老化小鼠早期胚胎質量受損的表型。
圖1 三個年齡組MII卵母細胞的蛋白質組學及生物信息學分析
小結：研究者通過蛋白質組學、轉錄組學等方法，表明卵母細胞老化過程中剪接相關蛋白表達的變化導致選擇性剪接的異常調節是老化卵母細胞發育潛能下降的重要原因之一。對這一現象的深入了解有望為卵母細胞老化機制提供新的視角，從而為制定切實可行的干預措施以提升高齡產婦卵母細胞和胚胎質量提供理論依據。
小評：這是一篇以不同生理狀態(不同年齡)下的生殖樣本（小鼠卵母細胞）為研究對象，以蛋白質組學為主的技術手段，探究其生物學功能并挖掘關鍵調控因子。值得注意的是，文章中通過TMT蛋白質組學，在375個卵細胞中共鑒定到4888個蛋白質。
# 3.2
文獻題目：Single-Cell Quantitative Proteomic Analysis ofHuman Oocyte Maturation Revealed HighHeterogeneity in In Vitro–Matured Oocytes
發表期刊：Mol Cell Proteomics（IF 7.381）
發表時間：2022.7
樣本類型：人卵母細胞
組學技術：單細胞蛋白質組學
研究思路：
圖2 實驗流程及生信分析摘要
小結：研究者通過單細胞蛋白質組學對人類GV、IVM和IVO卵母細胞進行分析，發現IVM卵母細胞的蛋白質表達有很高的異質性。對IVM卵母細胞和IVO卵母細胞之間差異蛋白的進一步功能研究可能有助于提高IVM卵母細胞質量。
小評：這是一篇以單細胞蛋白質組學技術為主要方法，比較不同卵母細胞（GV、IVM、IVO）蛋白表達差異的研究。值得注意的是，文章中優化了蛋白提取與酶解，采用label-free方法進行單細胞蛋白組學實驗，共選取34個卵母細胞，定量到2094個蛋白，且單個細胞平均約1900個蛋白。
04
以上是中科新生命單細胞蛋白組學在生殖細胞中的實測數據，若老師對后續的生信分析等感興趣，可以聯系我們，同時也希望以上的文獻能對各位老師的研究能夠有所幫助。此外，中科新生命所推出的單細胞蛋白質組學產品，除生殖細胞外，也兼容新鮮組織、培養細胞等多種細胞類型，提供從單細胞分選、單細胞蛋白質組學檢測以及個性化生信分析等全流程服務，歡迎各位老師咨詢。
