2023年6月1日，中国科学院上海高等研究院吕军鸿研究员联合滨州医学院田梗教授团队在基于单细胞红外表型组学技术评价动物模型单器官水平细胞异质性领域取得重要进展，相关成果以“Single-cell infrared phenomics identifies cell heterogeneity of individual pancreatic islets in mouse model”为题，发表在Analytica Chimica Acta （Anal. Chim. Acta, 2023, 1258, 341185）上。
该研究团队多年来致力于单细胞红外表型组学研究，单细胞红外光谱技术由于具有无需标记、非侵入性可以同时展示细胞内代谢物（组）特征等优势，为现有的多组学手段提供了新的补充策略。
图1. 单细胞红外表型组学技术评价胰岛细胞异质性技术流程
胰岛细胞的异质性度量及其功能和疾病的相关性探究能够为糖尿病的预防和治疗提供关键信息。本研究将同步辐射红外显微光谱技术与机器学习方法相结合，深度评价了小鼠模型在单个胰腺水平及单个胰岛水平上内分泌细胞的红外表型异质性。结果表明，胰岛内分泌细胞群体基于其生化分子组成的差异可以被分为5种亚型，可能分别对应于胰岛β细胞、α细胞、δ细胞、PP细胞和ε细胞，且其所占比例与先前单细胞转录组学报道的结果相吻合。这些发现不仅证明了单细胞红外表型组学技术是描述胰岛细胞异质性的一种有价值的补充手段，而且为在单细胞分辨率的小细胞器水平上研究细胞异质性提供了一个快速、无标记的光学技术平台，为解析各种慢性疾病（糖尿病、癌症、神经退行性疾病等）以及衰老的分子基础研究提供了新的研究思路。
图2. 单个胰腺内胰岛细胞异质性评价
设施贡献
国家蛋白质科学研究（上海）设施BL01B同步辐射红外线站为单细胞的红外显微光谱数据采集提供了技术支持和条件保障。同步辐射红外显微技术同步辐射红外显微技术与统计学分析相结合，对细胞体系进行数据采集和数据分析，能在单细胞水平上提供相应的生物大分子信息，为探索疾病与细胞之间的关系、药物与细胞的相互作用等提供重要的评估手段。
