基于新型锆元素MOF(UIO-66)探针的单细胞质谱流式(CyTOF)标签研究
批准号:
22077079
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
丁显廷
依托单位:
学科分类:
生物体系分子探针
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
丁显廷
中文摘要
单细胞质谱流式技术(Mass Cytometry, CyTOF)将流式细胞术与电感耦合等离子体飞行时间质谱相结合,以质量数在75-209的稳定金属同位素作为检测信号,可以实现单细胞、高维度、多组学的检测。然而,这项技术目前全球都依赖于欧美科学家开发的Maxpar X8 poly-mer作为金属同位素标签体系。这种体系的缺陷包括:1)金属担载量低,因此对低表达抗原的敏感性较差;2)能够利用的金属通道仅有40余个,无法完全覆盖现有硬件中近150个检测通道。..鉴于此,本课题拟研发一种CyTOF新结构金属探针。相比传统CyTOF探针,锆(90Zr,91Zr,92Zr,94Zr)MOF金属标签:1)合成简单环保,节约成本;2)可拓宽4个CyTOF检测通道;3)可增加1000倍金属担载量,放大金属信号,从而实现生物样本中低丰度蛋白的检测。
英文摘要
Single-cell Mass Cytometry (CyTOF) combines flow cytometry with inductively coupled plasma time-of-flight mass spectrometry, and uses stable metal isotopes with mass numbers of 75-209 as detection signals to achieve single-cell, high-dimensional and multi-omics detection. It has been claimed by Nature as one of the most prospective biotechnologies in 2018. The technology advancement has promoted research areas such as developmental biology, stem cell differentiation, tumor heterogeneity, and immune cell populations. However, this technology currently relies on Maxpar X8 polymer developed by European and American scientists as a metal isotope labeling system. Such system has the following limitations: 1) low metal loading capability, as a result, the sensitivity to low-expressing antigens is poor; 2) only 40 metal channels can be used, which cannot completely cover nearly 150 detections in existing hardware aisle. . In view of this, this project aims to develop a new structure metal probe for CyTOF. The precursor of the probe is a metal-organic framework UIO-66 (Zr) synthesized by solvothermal method. The zirconium MOF surface carboxyl group is activated by the EDC/NHS system and the antibody is coupled to synthesize a UIO-66-based zirconium metal probe. Compared with traditional CyTOF probes, zirconium (90Zr,91Zr,92Zr,94Zr) MOF metal tags have the following enhanced features: 1) more simply synthesized, environmentally protective, and cost effective; 2) can add 4 more CyTOF detection channels; 3) can increase the metal loading capacity by 1000 times, which facilitate the amplification of metal signal to achieve low-expressing protein detection.
单细胞蛋白组学技术是国内外共性的前沿科技挑战。本项目针对这一技术挑战,面向单细胞质谱流式技术,研发了一种基于金属有机骨架材料的新型金属标签,探究了PCN-224-OH纳米金属有机骨架应用在质谱流式技术中的可行性和优异性。相比于传统的MCP聚合物标签,NMOF金属标签有以下优势:.第一,合成简单。通过溶剂热法一步可合成PCN-224,通过酸处理去除表面的苯甲酸盐,便可制备PCN-224-OH材料,无需通过繁琐的颗粒表面修饰或复杂的化学偶联反应,即可与抗体和PEG进行功能化结合,制备PCN-224-Ab-PEG标签。此外,颗粒骨架本身含有丰富的金属,无需进行额外的金属担载。相比之下,传统的MCP聚合物体系,不仅涉及复杂的有机合成步骤,而且需要多步反应来螯合金属,并通过繁琐的步骤来制备金属抗体标签。.第二,稳定性好。PCN-224-OH可以稳定储存至少3个月,并且单分散性好(PDI在0.1左右)。而MCP需储存在-20℃冰箱,并易潮解。.第三,扩展检测通道。PCN-224-OH中的Zr金属原子有四种稳定的同位素:90Zr,91Zr,92Zr,94Zr,这些同位素能够额外提供四个质谱流式检测通道,且不会干扰到现有的检测通道。这对获取更高维度的细胞复杂网络数据有着重要意义。.第四,灵敏度高,兼容性好。单个PCN-224-OH的Zr金属含量高达3289,其金属含量约是传统金属螯合聚合物的65倍。其高金属密度特性,使得检测灵敏度与MCP相比提升了4.2倍。并且,NMOF标签能够与传统MCP标签有效兼容。.第五,多样性好。金属有机骨架的金属节点和有机配体灵活可调,能够根据不同需求设计包含不同金属种类乃至多金属元素的定制化金属标签。这不仅能极大地拓展质谱流式的检测通道,提升多路复用能力,而且为推动单细胞蛋白组学检测领域的发展注入了新的活力与可能性。
基于新型锆元素MOF(UIO-66)探针的单细胞质谱流式(CyTOF)标签研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:64万元
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批准年份:2020
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负责人:丁显廷
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依托单位:
基于质谱流式的临床大队列样本一次性免疫细胞编码与分析技术研究
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批准号:81871448
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项目类别:面上项目
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资助金额:57.0万元
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批准年份:2018
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负责人:丁显廷
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依托单位:
基于反馈系统控制模型,优化淋巴癌多药组合,并研究药物间的相互作用
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批准号:81301293
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2013
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负责人:丁显廷
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依托单位:
国内基金
海外基金