背景介紹：
能夠方便地測定信號通路蛋白質和蛋白質複合物的分析工具對於理解細胞生理和病理過程(如信號轉導和凋亡)以及評價藥物療效至關重要。雖然單細胞DNA分析技術為許多生理和病理過程提供了前所未有的見解，但是相比之下，在單細胞中進行蛋白分析的技術卻落後了。因為蛋白質沒有DNA類似PCR擴增那樣的分析技術，所以單細胞信號蛋白的分析仍然是一個難點。傳統的信號蛋白分析如ELISA和WB等需要大量的細胞，並且無法在活細胞中進行分析。因此，很難使用這些方法來跟蹤單個活細胞的信號分子事件的動力學和觀察細胞對藥物刺激的反應，以了解分子動力學在細胞功能的作用。
體外藥效評價是抗癌藥物開發和精準醫療的關鍵。傳統的藥物療效評估方法，如MTT和WST-1，主要是測定細胞群中的細胞活力。雖然被廣泛使用，但這些方法存在一些限制。首先，它們是測量細胞代謝或DNA合成的整體變化，而不考慮被測試藥物的潛在作用機制。其次，MTT和WST-1檢測需要大量數量的細胞才能進行可靠的測量（通常需要至少1000個細胞）。因此，將這些方法應用於個性化癌症治療將是一個巨大的挑戰，因為從患者腫瘤中分離出來的有限數量的癌細胞可能無法進行多種藥物的體外試驗。第三，使用這些方法難以獲得藥物作用的藥代動力學信息，因為需要很長的孵育時間(30 min-2 h)。最後，這些方法需要在細胞培養中加入化學試劑，使得無法在活細胞中監測藥物反應。
近期，南京大學劉震教授課題組報導了一種稱為單細胞等離激元免疫夾心法(scPISA)的分析方法，用於在單個活細胞水平上評估抗腫瘤藥物的療效。這種方法結合了細胞內免疫親和萃取——特異性捕獲目標蛋白和等離激元增強拉曼散射(PERS)，因而具有單細胞單分子的靈敏度，能夠測定單個活細胞中的低豐度蛋白。scPISA可用於探測藥物誘導凋亡細胞中的單個信號蛋白以及蛋白-蛋白複合物。相關成果以「Single cell analysis ofsignaling proteins provides insights into pro-apoptotic properties ofanti-cancer drugs」為題發表在國際分析化學權威雜誌Analytical Chemistry上（DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02344）。
研究的主要內容介紹：
實驗原理圖：
scPISA法檢測單個活細胞凋亡調節因子和信號蛋白的示意圖
（來源：Anal. Chem.）
小結：scPISA提供了一個在體外評估和表徵治療藥物效果強有力的工具，並提出一套用於全面定量評價抗癌藥物的療效的定量參數。scPISA方法只需要少量的細胞（約60個），就可以進行一套完整的檢測。scPISA的超高靈敏(單細胞)和超快(幾分鐘)的特性使其成為使用從患者腫瘤標本中分離出來的少量癌細胞來篩選大量藥物或藥物組合的理想方法。結合其他單細胞技術，如單細胞基因組測序，scPISA可能用於揭示腫瘤異質性和病人腫瘤細胞對治療的不同反應的分子基礎。
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