SCIENCE ADVANCES：單細胞Western揭秘胚胎發(fā)育異質(zhì)性

近日，美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家，利用單細胞Western技術(shù)在期刊SCIENCE ADVANCES（IF：12.804）發(fā)表文章：Assessing heterogeneity among single embryos and single blastomeres using open microfluidic design, Sci. Adv. 2020; 6: eaay1751 22 April 2020.

研究摘要：

因單細胞蛋白檢測工具的特異性和靈敏度限制了對合子從單個細胞發(fā)展為多細胞生物學過程的了解和研究。本文研究中發(fā)現(xiàn)，兩細胞胚胎分離的卵裂球中，沒有明顯的GADD45a蛋白表達的異質(zhì)性，但表達異質(zhì)性在四胚胎階段卻很明顯。在卵母細胞中，檢測到全長與截短的DICER-1 mRNA和蛋白的差異，而在兩細胞階段中差異不明顯。單胚分析揭示了胚內(nèi)異質(zhì)性，相同受精的胚胎之間以及供體之間的差異。因此開放的微流體設(shè)計（單細胞Western技術(shù)）與現(xiàn)有的工作流程整合在一起，為評估植入前胚胎發(fā)育固有的細胞間分子異質(zhì)性開辟了新途徑。

研究結(jié)果：

同胚胎的蛋白和mRNA分析

結(jié)果顯示，后期植入前胚胎的MRNA和蛋白表達分析呈正相關(guān)，但兩細胞和四細胞胚胎階段并未呈現(xiàn)這種相關(guān)性。鑒于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物和蛋白質(zhì)在胚胎非常早期和不穩(wěn)定的發(fā)育階段之間存在不可預(yù)測的關(guān)系，因此用相同胚胎的蛋白質(zhì)分析來補充轉(zhuǎn)錄分析。
單細胞Western技術(shù)檢測兩細胞和四細胞胚胎階段分離的卵裂球中GADD45a蛋白表達

結(jié)果顯示，盡管有報道兩細胞和四細胞卵裂球之間的Gadd45a轉(zhuǎn)錄水平具有異質(zhì)性，但利用單細胞Western技術(shù)發(fā)現(xiàn)：GADD45a蛋白表達水平，在兩細胞胚胎分離的卵裂球中沒有明顯差異，而其表達異質(zhì)性在四細胞階段卻很明顯。預(yù)示著每個胚胎期卵裂球中與細胞命運相關(guān)的蛋白質(zhì)在早期胚胎中存在譜系偏倚。

單細胞Western技術(shù)檢測卵母細胞和兩細胞胚胎階段的DICER-1表達

利用單細胞檢測結(jié)果顯示，卵母細胞的全長DICER-1和截短蛋白DICER⁰的表達存在顯著差異，但到兩細胞胚胎階段時這種差異消失了。揭示了DICER⁰在受精前在卵母細胞成熟和紡錘體組裝中起著關(guān)鍵作用。受精后DICER⁰的清除率提示該作用僅限于卵母細胞內(nèi)但不延伸到植入前的胚胎細胞。

單細胞Western技術(shù)+全細胞成像分析單胚胎和卵裂球表型

利用單細胞Western技術(shù)，分析滋養(yǎng)外胚層（TE）與內(nèi)細胞群（ICM）表型標記蛋白CDX-2與SOX-2的表達水平。利用單細胞Western技術(shù)檢測桑椹胚和囊胚中膜蛋白細胞粘附蛋白(E-cadherin)和細胞表面受體成纖維細胞生長因子受體1（FGFR-1）蛋白的表達差異。以及利用顯微鏡和單細胞Western技術(shù)鑒定了解離的桑椹胚卵裂球中細胞體積與標志物蛋白表達之間的相關(guān)性。