细胞命运受多种信号通路控制。而信号通路的许多组成部分在功能上是多效性的，对不同刺激的具有不同的反应。那特定的信号通路的改变是如何决定细胞命运的呢？剖析细胞信号通路需要测量许多信号蛋白。细胞群体分析的平均和分级效应可能会导致对调控过程有错误的理解。然而，目前用于同时监测单个活细胞中多个信号通路成分的工具仍然有限。

近日，本课题组报道了一种多元单细胞等离激元免疫夹心法（mxscPISA），可以无损监测细胞命运。该方法能够同时对单个细胞中的细胞质和细胞核中的多个（最多可达五个）信号蛋白进行监测，具有超高的检测灵敏度。该方法用于分析信号蛋白决定细胞命运的基本思路如图1所示。利用该方法，本团队探究了在酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）刺激下，表皮生长因子受体（EGFR）相关信号通路在决定细胞命运的决定中所起的作用。

图1.mxscPISA检测单个活细胞中信号通路中促生存和促凋亡调节因子及效应分子的示意图。

作者发现在EGFR受到抑制后，EGFR相关信号通路中的促生存信号蛋白的衰减和促死亡信号蛋白的积累存在差异，如图2所示。将相应的生存和死亡调节因子和效应分子相关分析后表明：在EGFR活性受到抑制后，生存和凋亡信号输出之间的短暂失衡导致了细胞最终的死亡，而生存信号蛋白的减少和前生存信号蛋白的积累几乎是同步的，这为细胞提供了生存优势（图3）。

图2.两种NSCLC细胞中EGFR信号通路模式存在差异。

图3.两种NSCLC细胞中占主导地位的信号通路决定了细胞不同的命运。

mxscPISA是一种多参数单细胞分析方法，可用于分析信号网络的调控及其串扰，细胞在分析后仍可存活，因此可用于后续信号通路分析。该方法具有方便、快速、灵敏，动态范围广的优点，可以在单细胞水平揭示信号通路动态模式如何影响细胞命运。

这一成果近期发表在AnalyticalChemistry上，刘震教授为论文的通讯作者，文章的第一作者是博士研究生温艳蓉。该工作获国家自然科学基金重大科研仪器研制项目和南京大学卓越计划的资助，在研究团队自主构建的单细胞分析仪器平台（AngewandteChemie International Edition, 2016, 55, 13215；ChemicalScience, 2018, 9, 7241；NatureProtocols,2021,16,3522)上完成。

论文信息：

MultiplexedSingle-Cell Plasmonic Immunoassay of IntracellularSignalingProteins Enables Non-DestructiveMonitoring of Cell FateYanrongWen, Jialing Zhao, Hui He, Quan Zhao, and Zhen Liu.*Anal.Chem.2021,DOI:10.1021/acs.analchem.1c03062.