不同元素在細胞中的作用，是目前細胞生物學中前沿的研究領(lǐng)域之一。在相關(guān)的研究當中，如果能在一次分析中得到單個細胞中的多個元素的信息，將會在提高實驗效率的同時，也為研究人員提供更多的研究空間。本期向您介紹高靈敏度、多元素的單細胞分析方案，為幫助您檢測單個細胞中的阿克 (ag, 1.0 × 10^-18g) 級的多種元素。

使用 Agilent 7900 ICP-MS 

在 scICP-MS 模式下進行單細胞分析

僅使用 100 μL 樣品測量單細胞中的四種元素

許多元素對細胞健康至關(guān)重要，元素不平衡、缺乏或過量都可能會破壞自然細胞過程。傳統(tǒng)細胞中金屬元素的分析方法需要進行樣品溶解、提取或消解，然后利用原子光譜進行分析。這些樣品前處理步驟會破壞細胞結(jié)構(gòu)，使得報告中的金屬濃度結(jié)果為數(shù)千個細胞的平均值。

在單細胞 ICP-MS (scICP-MS) 中，樣品溶液中包含的完整細胞被霧化，各個細胞懸浮在氣溶膠液滴中。之后，使用成熟的單納米顆粒 ICP-MS (spICP-MS) 分析方法將各個細胞引入等離子體中，即可對單細胞中的金屬元素進行有效分析。

實驗部分

本實驗使用水溶液配制酵母細胞樣品，采用配備可選的集成樣品引入系統(tǒng) (ISIS 3) 的 Agilent 7900 ICP-MS 進行分析，利用 Agilent ICP-MS MassHunter 軟件的單納米顆粒應(yīng)用模塊的快速多元素納米顆粒分析模式進行方法設(shè)置、采集和數(shù)據(jù)處理。

結(jié)果與討論

- 細胞霧化和傳輸效率

為確定細胞傳輸效率，將 ICP-MS 計算得出的細胞數(shù)量除以通過顯微鏡計數(shù)得出的細胞數(shù)量。使用此方法，得出細胞傳輸效率為 25%。確保大量細胞得到霧化和分析，可提高數(shù)據(jù)的準確度。

- 信號分布

使用 scICP-MS 在多元素模式下分析單細胞。³¹P⁺、³⁴S⁺、⁵⁶Fe⁺ 和 ⁶⁶Zn⁺ 的信號分布如圖 1 所示。通過在樣品前處理程序的離心和緩沖液置換步驟中充分清洗細胞，可以明確區(qū)分單細胞中各種元素的信號與背景信號。

圖 1. 單細胞中四種分析物的信號分布

- 平均質(zhì)量

表 1 所示的 P、S、Fe 和 Zn 的平均質(zhì)量數(shù)據(jù)由 ICP-MS MassHunter 軟件自動計算得出。除核酸和蛋白質(zhì)的主要成分 P 和 S 以外，還測量了各個細胞中亞飛克 (fg, 1.0 × 10-15g) 級的 Fe 和 Zn。

表 1. 單細胞中各種分析物的平均質(zhì)量（阿克）和精密度 (n = 3)

結(jié)論

安捷倫多元素 scICP-MS 方法能夠用于詳細測量和研究多種金屬在細胞生物學中的作用。該技術(shù)提供了有關(guān)單個細胞中固有金屬含量和金屬締合物的有價值的信息。scICP-MS 還可用于研究細胞對金屬和含金屬納米顆粒的吸收、累積和釋放。