[发明专利]一种微生物单细胞代谢组学分析方法

说明书

本发明公开了一种基于MALDI质谱进行微生物单细胞代谢组学分析的方法，具体包括导电玻片表面阵列化、微生物细胞悬液在双蒸水中离心洗涤、微生物洗涤后梯度稀释、稀释后细胞液滴加于阵列化玻片指定位置并吹干、MALDI质谱操作等步骤。本发明克服了目前微生物单细胞前处理复杂，数据点间重复性差，数据采集图像定位不够准确的缺点，具有步骤简单，背景重复性高，定位准确，数据采集速度快，灵敏度高的优点。

技术领域

本发明涉及质谱检测技术领域，尤其涉及基于MALDI质谱的微生物单细胞代谢组学的前处理及数据采集方法。

背景技术

单细胞代谢组学研究领域是当前系统生物学、分析化学的最前沿，该方法可以揭示微生物单细胞水平代谢异质性的成因,在单细胞水平进行精准代谢模型建立，以及探究肠道微生物稳态机制等，此外，单细胞代谢组学技术在癌症靶点筛选，精准医疗等方面均具有巨大应用潜力。

目前，用于单细胞代谢组学技术研发的质谱仪主要有基质辅助激光解吸电离技术(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，MALDI)，二次离子质谱(secondaryion mass spectroscopy，SIMS)，电喷雾电离(Electrospray Ionization，ESI)三类，其中，MALDI质谱的仪器精度最符合高通量单细胞代谢组学方法的要求。

MALDI离子源是将分析物分散在基质分子中并形成晶体，当用激光照射晶体时，由于基质分子经辐射所吸收的能量，导致能量蓄积并迅速产热，从而使基质晶体升华，致使基质和样本分析物膨胀并进入气相。可以通过对激光能量的调节来控制样本解吸程度；高分辨质谱如bruker solariX和solariX 2xR结合了最新磁共振质谱、和谐阱分析池和磁场离子轨迹控制技术，是实现超高的质量分辨率的先决条件，由此获得宽质量范围同位素精细结构(IFS)常规测定的结果。

质谱成像(mass spectrometry imaging,MSI)是一种新型的成像技术,可在无标记的情况下同时检测并记录样品表面多种分子的空间分布信息。MSI的主要原理是将质谱与成像技术相结合,通过离子束或激光照射样品切片使其表面的分子离子化,经检测器获得质谱信号,再由成像软件将获得的数据转化成像素点并重构出目标化合物在组织表面的空间分布图像。MSI的样品制备包括样品收集与储存、组织切片、组织预处理、基质的选择与应用。目前,该技术已被广泛地应用于生物医学、新药研发以及蛋白质组学等领域,其在法医毒理学领域的应用也逐渐受到关注。

高通量，高精度的高效单细胞数据采集对于微生物代谢异质性的捕捉至关重要，然而，目前尚未有利用质谱成像技术在微生物领域进行单细胞代谢组学技术开发的先例，适用于微生物尺度的基质应用策略尚不完善，单细胞定位精度仍然不足，数据采集效率较低，这些因素极大的限制了单细胞代谢组学技术在微生物领域的应用。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种样品前处理快，单细胞数据采集高效，准确，灵敏的基于MALDI质谱的微生物单细胞代谢组学的前处理及数据采集方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的旨在建立一种前处理快，单细胞数据采集高效、准确、灵敏的微生物单细胞代谢组学的前处理及数据采集方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种微生物单细胞代谢组学分析方法，包括以下步骤：

S1、氧化铟锡导电玻璃片表面阵列化

使用激光蚀刻技术对氧化铟锡导电玻璃片进行基于定位引导图案的阵列化制备；

S2、微生物样品的前处理；

S3、细胞芯片的制备；

S4、进行MALDI质谱成像分析。

优选地，步骤S2包括：