单细胞代谢组学分析

　　单细胞代谢组学(Single-Cell Metabolomics, SCM)是代谢组学的前沿领域，旨在在单个细胞水平上定性与定量内源性小分子代谢物(<1500 Da)，如氨基酸、糖类、脂质、有机酸、核苷酸等。它突破了传统群体细胞分析的“平均化”局限，能够揭示细胞异质性、稀有细胞类型、代谢动态变化及微环境响应机制，在肿瘤、免疫、神经科学和干细胞研究中具有革命性意义。

　　主流技术平台

　　1. 质谱(MS)

　　(1) 单细胞质谱(SCMS)

　　原理：激光/电喷雾直接电离单细胞内容物;

　　代表技术：

　　Nano-DESI(纳米液滴萃取电喷雾电离)：非破坏性，可连续采样;

　　MALDI-MS(基质辅助激光解吸电离)：高通量成像，但灵敏度较低;

　　SIMS(二次离子质谱)：亚微米空间分辨率，适合脂质成像。

　　优点：无需标记，广谱覆盖;

　　局限：离子抑制效应强，定量难。

　　(2) 微流控-质谱联用

　　平台：如 Single-probe、Live-MS;

　　流程：

　　微探针穿刺 → 吸取胞内液 → 纳升级 ESI-MS 分析;

　　灵敏度：可达 <100 个分子/细胞。

　　2. 拉曼光谱 + 同位素示踪

　　受激拉曼散射(SRS) / 相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)

　　原理：利用 C-D 键(氘代葡萄糖/谷氨酰胺)在“拉曼静默区”(1800–2800 cm⁻¹)的特征峰;

　　优势：

　　无标记、活细胞实时成像;

　　可追踪单细胞代谢流(如糖酵解 vs OXPHOS);

　　代表工作：Wei Min 实验室(哥伦比亚大学)。

　　3. 荧光生物传感器

　　原理：基因编码荧光蛋白(如 iNap、SoNar)感应 NAD⁺/NADH、ATP、乳酸等;

　　优点：活细胞、动态、高时空分辨率;

　　局限：仅限特定代谢物，需转染。

       来源：网络