互补性单细胞微流动亲水作用液相色谱与离子对液相色谱-质谱揭示结核病巨噬细胞模型中的旁观者代谢效应

单细胞代谢组学在分析上仍然具有挑战性，这主要由于单个细胞内代谢物丰度低且化学多样性高。我们开发了互补性的微流量 HILIC 和离子对 LC-MS 方法，以拓展单个巨噬细胞中的代谢物覆盖范围。离子对 LC-MS 首次应用于单细胞分析，从而实现了对在传统反相条件下早期洗脱的高极性和离子型代谢物的保留。在牛分枝杆菌卡介苗（Mycobacterium bovis BCG）感染、未感染旁观者以及未暴露对照 THP-1 巨噬细胞中，这两种微流量方法检测到的特征数量均显著多于先前报道的分析流量 HILIC 方法。 这两种微流量方法提供了互补的化学空间，共同获得了 633 种具有 MS2 谱图的独特已命名代谢物。这样的分析深度使得能够在单细胞分辨率下进行通路层面的解释，揭示了与感染相关的嘌呤代谢、精氨酸代谢、谷胱甘肽代谢以及一碳叶酸相关代谢的变化。在代谢物水平的分析中，我们发现感染细胞和邻近巨噬细胞均表现出共有的嘌呤和氨基酸变化，同时还揭示出一种独特的旁观者表型，其特征为甘氨酸水平升高以及 ATP 水平的异质性。最后，我们展示了对同一单个细胞进行连续离子对和 HILIC 分析，建立了一条从单个细胞中获得最大覆盖度的技术路径。这些结果表明，微流量 HILIC 和离子对 LC-MS 是推动单细胞代谢组学发展并揭示复杂生物微环境中异质性的强大且正交的策略。

单细胞代谢组学由于单个细胞中代谢物丰度低且化学多样性高，在分析上仍然面临挑战。我们开发了互补的微流速 HILIC 和离子对 LC-MS 方法，以扩展单个巨噬细胞中的代谢物覆盖范围。离子对 LC-MS 首次应用于单细胞分析，从而能够保留那些在传统反相条件下会早期洗脱的高极性和离子型代谢物。在牛分枝杆菌 BCG 感染、未感染旁观者细胞以及未暴露对照 THP-1 巨噬细胞中，这两种微流速方法检测到的特征数量均显著多于先前报道的分析流速 HILIC 方法。这两种微流速方法提供了互补的化学空间，共同获得了 633 种具有 MS2 谱图的独特已命名代谢物。这一分析深度使得能够在单细胞分辨率下进行通路层面的解读，揭示了与感染相关的嘌呤代谢、精氨酸代谢、谷胱甘肽代谢以及一碳叶酸相关代谢的变化。对代谢物水平的深入分析表明，感染细胞和邻近巨噬细胞均存在共同的嘌呤和氨基酸变化，同时揭示了一种独特的旁观者细胞表型，其特征为甘氨酸升高和 ATP 水平的异质性。最后，我们展示了对同一个单细胞依次进行 IP 和 HILIC 分析，建立了一条从单个细胞中获取最大覆盖范围的途径。这些结果表明，微流速 HILIC 和 IP LC-MS 是推进单细胞代谢组学并揭示复杂生物微环境内异质性的强大且正交的策略。

RD 和 SB 是赛默飞世尔科技公司的员工。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.22.733771v1?rss=1

🏷️ 单细胞代谢组学 巨噬细胞 LC-MS 结核感染 旁观者效应 代谢异质性