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报告介绍

Single-cell Proteomics and Clinical Translational Applications

单细胞蛋白质组学和临床转化应用

Xianting Ding

丁显廷

Shanghai Jiao Tong University

上海交通大学

生物复杂系统涉及从基因组学到蛋白质组学到代谢组学到免疫学和物候学的多层信号分子。患病的系统通常具有异常表达的信号目标。然而，来自特定患者的可用血液或组织样本通常是微量的，这对于使用传统技术进行多组学多靶点分析极具挑战性。我们的实验室专注于技术开发，旨在以单细胞分辨率进行多重蛋白质组分析。为了实现该目标，需要克服物理、工程、化学、数学和生物医学应用相关的许多具有挑战性的问题。本次演讲将简要介绍最近开发的以下三种技术：

1) 单细胞蛋白质印迹 (scWB) 技术

单细胞免疫印迹技术，采用可扩展的开放式微阵列系统结合免疫印迹实验步骤，可在4小时内实现10000个单细胞的单细胞蛋白定量。scWB作为一种高通量、多功能的工具，能够以单细胞分辨率检测复杂细胞群，在药物筛选、疾病机制研究和体外早期诊断等方面具有重要的应用价值。丁博士的实验室是国内第一个报道成立scWB的团队。

2) 单细胞质谱流式技术 (CyTOF)

单细胞质谱流式技术（CyTOF）是一种新一代的流式细胞分析技术。它利用元素质谱技术检测细胞内或细胞外与单个细胞相关抗原结合的金属耦合抗体。CyTOF用元素质量标签代替荧光质量标签，实现了单个细胞50多个蛋白质的共分析。随着微流控系统的集成，CyTOF技术允许对多个复杂的生物标志物进行系统的评估。我们的实验室是国内首批建立这项技术的课题组之一。

3）成像质谱（IMC）系统

改变疾病治疗和最终治愈的过程需要全面了解复杂的细胞表型及其在组织微环境空间背景下的相互关系。使用金属标记抗体的IMC可以同时对多达40个蛋白质标记物进行同时成像。IMC技术将高参数CyTOF技术与成像能力相结合，能够以亚细胞分辨率对组织和肿瘤进行深入研究，以揭示病理学见解、新的生物标志物相关性和细胞相互作用。我们课题组设计了一种新型金属标记适配体纳米探针（MAP）系统，并首次将适配体质量标签应用于质谱流式细胞仪。这是首次关于成功应用适体作为IMC技术标记系统的文献报道。

丁显廷，上海交通大学教授，生物医学工程学院分子与纳米医学平台主任，个性化医学研究院常务副院长。国家优青基金获得者、求是基金会“求是杰出青年学者奖”；世界经济论坛（World Economic Forum, WEF）“青年科学家”；世界顶尖科学家论坛（World Laureates Forum, WLF）"青年科学家"；美国南加州中华科学家工程师协会“青年科学家”奖获得者；Microsystems & Nanoengineering 2020 (MINE2020), Young Scientists Award。研究方向主要面向国防安全和社会应用开发基于痕量生物样本的个体化诊疗技术 ：1．痕量临床样本(单细胞)检验新原理和新技术；2.痕量临床样本（单细胞）检验装置的集成化和微型化。在相关领域累计发表科研论文120余篇。

Keywords

Single-cell Proteomics 单细胞蛋白质组学

Clinical Translational 临床转化

Single Cell Western Blot 单细胞蛋白质印迹

Single Cell Mass Cytometry 单细胞质谱流式技术

Imaging Mass Cytometry 成像质谱

High-resolution, multiscale bioelectronics enabled by MXene-Ti3C2

MXene-Ti3C2基高分辨、多尺度生物电子学

Flavia Vitale

University of Pennsylvania

宾夕法尼亚大学

生物电子技术是治疗神经系统疾病、恢复和修复失去的功能以及调节神经回路以控制情绪和行为的强大工具。然而，绝大多数生物电子接口仍然依赖于传统的贵金属和硅材料，这些材料的采购和加工成本很高，并且本质上不足以安全地与软组织连接。MXenes已成为一种很有前途的替代材料，它可以从水分散体中进行低成本、无添加剂的溶液处理，并可以生产出具有金属导电性的柔软、生物相容的薄膜。在本次演讲中，我将描述来自Ti3C2 MXene的一类新型高分辨率、多尺度生物电子接口。具体来说，我将讨论Ti3C2 MXene新兴的电子和电化学行为，这使得它作为生物电子材料特别有吸引力。我还将描述我们定制的可扩展液相工艺，以将卓越的分子特性转化为具有可定制规模和覆盖范围的高分辨率生物电子界面。除了低密度之外，磁化率测量还显示Ti3C2 MXene是一种弱顺磁性材料，其磁化率比金属更接近组织。因此，基于MXene的设备与无伪影的临床神经成像兼容，例如磁共振成像 (MRI) 和计算机断层扫描 (CT)，为脑功能和疾病的多模式研究开辟了新的机会。软MXene生物电子学的应用示例包括可植入和非侵入性可穿戴设备，用于高分辨率和多尺度的监测、诊断和脑机接口。

Flavia Vitale是宾夕法尼亚大学神经工程和治疗中心以及神经病学生物工程、物理医学和康复系的助理教授。她还是宾夕法尼亚大学脑科学、翻译、创新和调节中心以及费城弗吉尼亚州神经创伤、神经退行性与恢复中心的核心教员。 2008年在Università Campus Biomedico di Roma获得生物医学工程博士学位，并于2012年获得博士学位。罗马大学“La Sapienza”化学工程专业。她在莱斯大学完成了化学工程博士后培训，在宾夕法尼亚大学完成了神经工程培训，并于2018年加入了宾夕法尼亚大学。

Vitale的研究兴趣是用于研究、诊断和治疗神经和神经肌肉系统疾病的先进神经电子接口领域。她的实验室整合了神经工程、材料科学、电气工程和神经科学方法，以开发新的神经电子接口技术，并将其应用于神经功能和疾病的基础科学和基础研究。Vitale实验室的最终目标是将这些创新技术和科学知识转化为患者护理并改善结果。

Vitale已获得多项奖项，包括Welch基金会博士后奖学金、Citizens United for Epilepsy Research颁发的飞行奖、宾夕法尼亚大学的McCabe研究员和Linda Pechenik研究员奖、K12跨学科康复工程职业NIH发展奖，iCANX 2021年全球青年科学家奖。

Keywords

Bioelectronic 生物电子技术

MXene-Ti3C2 碳化钛

High-resolution 高分辨

Multiscale 多尺度

同时，本次讲座也邀请了来自爱荷华州立大学的Martin Thuo教授和韩国成均馆大学的Miso Kim担纲主持。精彩不断，敬请期待！