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

近日，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家，利用單細(xì)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(xì)胞蛋白檢測工具的特異性和靈敏度限制了對(duì)合子從單個(gè)細(xì)胞發(fā)展為多細(xì)胞生物學(xué)過程的了解和研究。本文研究中發(fā)現(xiàn)，兩細(xì)胞胚胎分離的卵裂球中，沒有明顯的GADD45a蛋白表達(dá)的異質(zhì)性，但表達(dá)異質(zhì)性在四胚胎階段卻很明顯。在卵母細(xì)胞中，檢測到全長與截短的DICER-1 mRNA和蛋白的差異，而在兩細(xì)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(jì)（單細(xì)胞Western技術(shù)）與現(xiàn)有的工作流程整合在一起，為評(píng)估植入前胚胎發(fā)育固有的細(xì)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(dá)分析呈正相關(guān)，但兩細(xì)胞和四細(xì)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(bǔ)充轉(zhuǎn)錄分析。
單細(xì)胞Western技術(shù)檢測兩細(xì)胞和四細(xì)胞胚胎階段分離的卵裂球中GADD45a蛋白表達(dá)

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

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

利用單細(xì)胞檢測結(jié)果顯示，卵母細(xì)胞的全長DICER-1和截短蛋白DICER⁰的表達(dá)存在顯著差異，但到兩細(xì)胞胚胎階段時(shí)這種差異消失了。揭示了DICER⁰在受精前在卵母細(xì)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(xì)胞內(nèi)但不延伸到植入前的胚胎細(xì)胞。

單細(xì)胞Western技術(shù)+全細(xì)胞成像分析單胚胎和卵裂球表型

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