[发明专利]基于微液滴压缩通道的单细胞蛋白高分辨率定量检测系统及方法

说明书

本发明提供了基于微液滴压缩通道的单细胞蛋白高分辨率定量检测系统及方法，系统组成包括：微液滴裂解与生成模块，用于实现液滴内单细胞染色抗体的掉落；微液滴石英压缩通道检测模块，用于实现微液滴中单细胞蛋白荧光信号的收集与检测；微液滴荧光信号收集与处理模块；用于对采集到的荧光信号的处理与分析；微液滴驱动模块，用于实现微液滴在微通道中的流速控制。本发明通过使用石英代替常见基底材料降低光学噪声，通过使用正弦波控制激光源对产生荧光进行调制，降低电噪声，与已有方法相比，其检测分辨率有两个数量级的显著提升；本发明通过优化细胞裂解液成分，与已有方法相比，实现了检测结果的高可靠性与准确性。

技术领域

本发明属于生物医学检测领域，具体涉及基于微液滴压缩通道的单细胞蛋白高分辨率定量检测系统及方法。

背景技术

单细胞蛋白高分辨率定量检测是指在短时间内针对某些含量较少的蛋白实现大量单个细胞的某种或多种蛋白分子数的定量检测，这种蛋白定量分析结果为细胞异质性提供着关键参数，有助于肿瘤的机理研究和临床诊断治疗。

目前单细胞蛋白定量通常采用荧光流式细胞术或质谱流式细胞术，荧光流式细胞术其利用荧光标记抗体染色的细胞通过毛细管冲洗，荧光强度由光电倍增管量化。随后基于化学修饰后的校准珠，荧光流式细胞术可以对单细胞表面蛋白进行准确定量，但该方法由于缺乏相应胞内蛋白校准珠，无法准确定量单细胞胞内蛋白的分子数。质谱流式细胞术采用稀土金属标记抗体染色的细胞被电离并利用飞行时间质谱仪进行分析，从而量化单个细胞中的蛋白质表达。虽然该方法可以在单细胞水平上同时检测细胞内和细胞表面蛋白，但由于缺乏校准方法，其无法获得单细胞蛋白的准确分子个数。

由于微流控技术与生物细胞(几十到几百微米)之间的尺寸相匹配，它已经成为单细胞分析的一个重要工具。对于基于微流控技术的单细胞蛋白定量分析，主要有两种方法：微雕刻法和条码芯片法，二者原理主要是将单细胞限制在微孔或微腔中，然后进行细胞裂解、蛋白捕获及定量。尽管这些微流控方法是基于大阵列的分析，但它们不能连续地表征单个细胞，因此受到了吞吐量的限制，检测通量较低。

近年来，一种基于压缩通道的微流控平台，以高通量的方式定量单细胞的特异性胞内蛋白。在这种微流式细胞术法中，利用压缩的微通道作为校准结构，荧光标记抗体染色的细胞被迫挤压通过压缩通道，收集原始荧光信号。同时，已知浓度的荧光抗体溶液通过该压缩通道以产生校准曲线，从而能够将原始荧光信号转换为特异性胞内蛋白数。尽管基于这种方法，可以获得单细胞胞内蛋白数，但这种方法由于其细胞尺寸是比压缩通道截面尺寸小的，造成其经常发生堵塞的问题，从而影响检测效率。

最近考虑使用基于微液滴的方法，将细胞在液滴中裂解，用液滴代替细胞通过压缩通道，由于液滴相比细胞本身其无支撑结构，所以其可在压力作用下，顺利通过压缩通道而不会造成堵塞的问题。但现有的基于微液滴压缩通道定量检测单细胞蛋白的方法，受限于微液滴对于细胞的稀释作用和较大的背景噪声，导致其检测分辨率较低，很难成为研究肿瘤异质性的有效方法。

因此研发一种基于微液滴压缩通道的单细胞蛋白高分辨率定量检测系统及方法，在解决细胞堵塞问题的同时实现方法分辨率的提升，从而实现更多蛋白种类的检测，对于进行肿瘤异质性的研究是具有非常重要的科学意义的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

研发一种基于微液滴压缩通道的单细胞蛋白高分辨率定量检测系统及方法，解决现有微液滴检测方法分辨率较低的问题，以实现满足含量更少蛋白检测的临床需求。

(二)技术方案