近日，上海交通大学丁显廷教授团队在Advanced Functional Materials 杂志上发表了论文，报道了四唑修饰的新型光敏感性丙烯酰胺凝胶，具有高分离分辨率、高固定效率、低背景噪音等特征，解决了单细胞免疫印迹技术低丰度蛋白检测难的一大挑战。这是国际一线杂志第一次报道中国大陆学者在单细胞免疫印迹技术方法学方面的工作。

图1. 新型光敏胶的结构及固定机理

单细胞免疫印迹技术，采用一块可扩展的开放式的微孔阵列芯片结构，重力驱动细胞沉降落孔后，整合免疫印迹实验步骤，以短时间紫外线激发（～60 s）激活凝胶固定蛋白质于凝胶内，替代传统Western blot中繁琐的转膜实验，实现4 h内高通量平行分析2000个单细胞的多种蛋白的表达水平。作为一种高通量多功能工具，单细胞免疫印迹技术能够以单细胞分辨率研究复杂细胞群体，在药物筛选、信号通路研究等方面具有重要的应用价值。

迄今为止，单细胞免疫印迹技术的核心——光敏感性蛋白质固定凝胶还是采用的美国学者提出的二苯甲酮修饰聚丙烯酰胺凝胶BPMAC。然而，因其光激活生成中间体半衰期较短，且可非特异性与邻近X−H键（X = C, N, O, or S）反应，致其固定效率受限，背景噪音增加，在低丰度蛋白检测方面面临巨大挑战。

该文中，研究人员提出理想的光敏感性凝胶应具有高蛋白质固定效率及能力、低背景噪音、优良电泳分离分辨率，在正常电泳条件下保持惰性，受紫外激发可时空调控，且不影响抗原抗体结合亲和力。基于此设计要求，研究人员通过EDCl/HOBt催化酰胺缩合反应制备了新型光敏感性蛋白捕获功能单体N-（3-甲基丙烯酰胺丙基）-2-（1-甲基-1H-吡咯-2-基）-2H-四唑-5-甲酰胺（MAP-mPyTC）。在短时间（～60 s）长波长紫外光（～346 nm）激发下，该新型光敏胶蛋白质固定效率可达93.8%，较BPMAC提升约10.4%。且其分离分辨率高，信噪比高，符合单细胞蛋白质检测的应用要求。该凝胶的优良性能使其在毛细管、微流控芯片原位免疫印迹分析中具有广阔的应用前景，为应用单细胞免疫印迹分析技术研究低丰度蛋白的研究人员提供解决方案。

图2. 单细胞免疫印迹技术原理

上海交通大学生物医学工程学院个性化医学研究院是中国最早建立起单细胞免疫印迹技术的单位之一，并已初步实现技术向临床应用的转化，先后利用单细胞痕量蛋白分析技术完成了芯片CTC富集表征、有效转染的单细胞筛选及生物通路研究方面的相关应用研究。

博士生张婷、李山鹤是该论文的第一作者。丁显廷教授和谢海洋助理研究员是论文的通讯作者。相关研究得到国际人类表型组计划、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市教委科研项目等项目的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A Photoclick Hydrogel for Enhanced Single-cell Immunoblotting

Ting Zhang, Shanhe Li, Antony R. Warden, Behafarid Ghalandari, Hongxia Li, Xiao Zhi, Haiyang Xie, Xianting Ding

Adv. Funct. Mater., 2020, 30, 1910739, DOI: 10.1002/adfm.201910739