看HCS和單細胞ICP-MS技術如何從單細胞水平推動腫瘤治療
6月25日，在太平洋彼岸，由Nature主辦珀金埃爾默協辦的網絡直播中，多倫多大學的David Andrews博士[1] 和來自悉尼大學的Elizabeth New博士[2] 結合珀金埃爾默解決方案，向我們展示單細胞水平分析推動下的前沿癌癥研究。大家可以在微信文末獲得完整視頻的鏈接，同時我們特意做了視頻的漢化，并提供雙語字幕，讓大家的學習更加輕松有效。
高內涵應用的臨床轉化
David Andrews博士關注高內涵應用的臨床轉化，致力于利用病人來源的腫瘤細胞（Patient-derived cell,PDC）模型實現腫瘤治療的精準醫療。在該研究中，Opera Phenix 高內涵平臺在20X物鏡配置下（臨床轉化考量），主導基于1536孔板的高通量細胞表型篩選。
基于體外模型進行藥效預測的一大挑戰就是在支持高通量篩選的同時，如何保證樣本的病理生理相關性。針對血液瘤樣本，David Andrews利用小分子化合物模擬體內微環境，在不過度改變細胞命運的情況下對PDC進行一定的重編程。并在此基礎上，David Andrews通過多種染料分析了常見的細胞活力指標，包括細胞核形態、線粒體膜電位和凋亡等。
在單細胞解析中，David Andrews向我們強調了樣本的復雜性，需要利用機器自學習的優勢來深度挖掘藥物處理后的表型變化。利用對照藥物，研究通過多指標分析定義多種表型，并以此為基礎進行臨床抗腫瘤藥物的藥效預測。通過分析藥物處理后的PDC細胞表型，不僅能預測針對特定病人的藥物治療有效性，還能挖掘藥物對應的細胞表型，做到了細胞表型-藥物相互作用的深度分析。
最后的答疑環節也非常精彩，涉及到流式細胞技術、免疫治療、外泌體、臨床轉化和機器自學習等多個熱門方向。在答疑的過程中，David Andrews也強調了Opera Phenix 高內涵平臺的Pre-scan和水鏡等優勢，是能靈活用于從科研研究到臨床應用開發的檢測平臺。
單細胞ICP-MS應用優勢
Elizabeth New博士則從金屬藥物和納米材料分析角度出發，展示了單細胞水平分析在腫瘤藥物研究中的應用前景。現階段，鉑類等金屬藥物已經成為化療治療中的一線用藥，并且是多種聯合用藥的基礎。要了解金屬藥物和細胞之間的相互作用，我們離不開分析細胞對金屬的攝取和積累，探究藥物和蛋白&DNA之間的相互作用，以及藥物處理對整個細胞穩態的影響。傳統的分析技術主要基于大量細胞的裂解液得出均一化的結果，因此受到金屬藥物代謝多樣性和腫瘤細胞異質性的挑戰。
針對金屬藥物代謝多樣性的難題，Elizabeth New利用熒光探針特異識別具有活性的鉑類藥物代謝中間體，并結合成像技術分析腫瘤細胞對藥物的攝取情況。類似地，基于流式技術的分析方法也可以從單細胞水平分析細胞的的氧化還原狀態。
眾所周知，精準醫學需要解決的一大難題就是腫瘤異質性分析。結合了電感耦合等離子體（ICP）的高溫電離特性的質譜技術（ICP-MS）雖然極為靈敏，但無法從單細胞水平解析腫瘤細胞的異質性。因此，單細胞ICP-MS分析技術因運而生。在擁有質譜靈敏度的同時，珀金埃爾默的單細胞ICP-MS解決方案僅需少量的細胞，就可完成多種細胞的胞內金屬離子的特異檢測。這次報告中，Elizabeth New從金屬含量和納米顆粒分析兩個方向展示了單細胞ICP-MS的應用優勢。
基于單細胞ICP-MS分析的結果，我們可以看到隨著時間的推移，腫瘤細胞逐漸積累金屬藥物。同時對比順鉑敏感的腫瘤細胞株，耐受細胞株明顯攝取更少的金屬藥物。進一步的實驗證明，血清饑餓導致的細胞周期變化不會影響細胞對藥物的攝取。針對納米金的研究，ICP-MS可直接用于分析懸液樣本中的顆粒大小和均一性等理化性質，而單細胞ICP-MS則能從單細胞水平發現腫瘤細胞對納米金顆粒攝取的異質性。
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參考文獻
1.https://sunnybrook.ca/research/team/member.asp?m=514&page=172
2.https://sydney.edu.au/science/people/elizabeth.new.php
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