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多模态单细胞分析旨在阐明异质性细胞群体中细胞层面的表型。单细胞蛋白质组学（single-cell proteomics，SCP）的发展致力于提升定量深度、覆盖度和重现性，从而稳健地解析细胞的功能状态。然而，易于广泛应用的多模态方法有望受益于质谱仪上游样品制备技术的进步。在此，我们介绍了ProteoParcel，这是一种多模态SCP平台，可将上游宽场单细胞成像与下游无标记自下而上的蛋白质组学相结合。Parcel是以空间阵列方式排列的平面聚丙烯酰胺凝胶，并在其中构建微孔。每个Parcel包含一个微孔及与其相邻的凝胶区域，旨在整合单细胞成像和SCP分析模式。首先，在全细胞成像过程中，每个微孔分离并容纳一个完整的单个乳腺癌细胞（MCF-7）。成像完成后，细胞依次经历微孔内化学裂解、将微孔中的全细胞裂解液电注入相邻凝胶区域、凝胶内化学固定，最后在凝胶内进行胰蛋白酶消化，随后提取肽段用于SCP分析。具有位置索引的Parcel可被独立释放，从而为下游质谱分析提供单细胞分辨率。为确保适用于SCP的蛋白质组溶解以及胰蛋白酶/Lys-C消化效果，我们优化了凝胶内的细胞裂解、电泳和凝胶预平衡条件。利用ProteoParcel，我们从单个经成像的MCF-7细胞中鉴定出超过1,400种蛋白质。对凝胶制备条件的深入分析证实，水凝胶–裂解液相互作用会引入可预测且具有物理化学可解释性的检测偏倚（涉及细胞膜和疏水性）；然而，与溶液中消化进行基准比较时，广泛功能类别的组成和亚细胞区室覆盖度均得以保留。ProteoParcel使同一细胞的多模态SCP分析与活细胞成像变得简便易行。
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多模态单细胞分析旨在阐明异质性细胞群体中细胞水平的表型。单细胞蛋白质组学（SCP）的发展致力于提升定量深度、覆盖度和可重复性，从而稳健地表征细胞的功能状态。然而，具有广泛可及性的多模态方法有望受益于质谱仪上游的样品制备技术进步。在此，我们介绍 ProteoParcel——一种多模态 SCP 平台，用于将上游宽视场单细胞成像与下游无标记自下而上蛋白质组学进行索引关联。ProteoParcel 由空间阵列化的平面聚丙烯酰胺凝胶组成，其上刻有微孔。每个区块（parcel）包含一个微孔及与其相邻的凝胶区域，旨在整合单细胞成像和 SCP 分析模式。首先，在全细胞成像过程中，每个微孔隔离一个完整的单个乳腺癌细胞（MCF-7）。成像后，对细胞进行微孔内化学裂解，将微孔中的全细胞裂解液电注入相邻的凝胶区域，随后在凝胶内进行化学固定，最后在凝胶内进行胰蛋白酶消化，之后提取肽段用于 SCP 分析。具有位置索引的区块可被独立释放，从而赋予下游质谱分析单细胞分辨率。为确保适用于 SCP 的蛋白质组溶解以及胰蛋白酶/Lys-C 消化效果，我们优化了凝胶内的细胞裂解、电泳和凝胶预平衡条件。利用 ProteoParcel，我们从单个成像 MCF-7 细胞中鉴定出超过 1,400 种蛋白质。对凝胶制备条件的仔细考察证实，水凝胶—裂解液相互作用会引入可预测且具有物理化学可解释性的检测偏倚（涉及细胞膜和疏水性）；然而，与溶液中消化进行基准比较时，广泛的功能类别组成和亚细胞区室覆盖度均得以保留。ProteoParcel 使同一细胞的多模态 SCP 分析和活细胞成像变得简便易行。
利益冲突声明
已声明的资助信息
Biohub Investigator Award
美国国立卫生研究院（NIH）
，5R01CA203018-08
版权
持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该文的许可。
本文依据
CC-BY 4.0 国际许可协议
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发布于 2026 年 9 月 9 日。
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阵列化水凝胶将全细胞成像与单细胞质谱蛋白质组学相结合
Maya
Overton
、
Cyril
Deroy
、
Eileen
Wang
、
Amber
Lennon
、
Joshua E.
Elias
、
Ryan
McClure
、
Amy E.
Herr
bioRxiv
2026.09.04.749469；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.04.749469
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阵列化水凝胶将全细胞成像与单细胞质谱蛋白质组学相结合
Maya
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Joshua E.
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Amy E.
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bioRxiv
2026.09.04.749469；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.04.749469
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.04.749469v1?rss=1
🏷️ 多模态单细胞分析 单细胞蛋白质组学 全细胞成像 阵列化水凝胶 质谱分析 乳腺癌细胞