SCIENCE ADVANCES：单细胞Western揭秘胚胎发育异质性

近日，美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家，利用单细胞Western技术在期刊SCIENCE ADVANCES（IF：12.804）发表文章：Assessing heterogeneity among single embryos and single blastomeres using open microfluidic design, Sci. Adv. 2020; 6: eaay1751 22 April 2020.

研究摘要：

因单细胞蛋白检测工具的特异性和灵敏度限制了对合子从单个细胞发展为多细胞生物学过程的了解和研究。本文利用单细胞Western技术检测发现，两细胞胚胎分离的卵裂球中，没有明显的GADD45a蛋白表达的异质性，但其表达异质性在四细胞胚胎阶段却很明显。在卵母细胞中，检测到全长与截短的DICER-1mRNA和蛋白的差异，而在两细胞胚胎阶段中差异不明显。单胚分析揭示了胚内异质性，相同受精的胚胎之间以及供体之间的差异。因此开放的微流体设计（单细胞Western技术）与现有的工作流程整合在一起，为评估植入前胚胎发育固有的细胞间分子异质性开辟了新途径。

研究结果：

同胚胎的蛋白和mRNA分析

结果显示，后期植入前胚胎的mRNA和蛋白表达分析呈正相关，但两细胞和四细胞胚胎阶段并未呈现这种相关性。鉴于转录产物和蛋白质在胚胎非常早期和不稳定的发育阶段之间存在不可预测的关系，因此用相同胚胎的蛋白质分析（单细胞Western技术）来补充转录分析。

两细胞和四细胞胚胎阶段分离卵裂球中GADD45a蛋白表达

结果显示，尽管有报道两细胞和四细胞卵裂球之间的Gadd45a转录水平均有异质性差异，但利用单细胞Western技术发现：GADD45a蛋白表达水平，在两细胞胚胎分离的卵裂球中没有明显差异，而其表达异质性在四细胞阶段却很明显。预示着每个胚胎期卵裂球中与细胞命运相关的蛋白质在早期胚胎中存在谱系偏倚。

卵母细胞和两细胞胚胎阶段的DICER-1表达

利用单细胞Western技术检测结果显示，卵母细胞的全长DICER-1和截短蛋白DICER⁰的表达存在显著差异，但到两细胞胚胎阶段时这种差异消失了。揭示了DICER⁰在受精前在卵母细胞成熟和纺锤体组装中起着关键作用。受精后DICER⁰的清除率提示该作用于卵母细胞内但不延伸到植入前的胚胎细胞。

单细胞Western技术+全细胞成像分析单胚胎和卵裂球表型

利用单细胞Western技术，分析滋养外胚层（TE）与内细胞群（ICM）表型标记蛋白CDX-2与SOX-2的表达水平。利用单细胞Western技术检测桑椹胚和囊胚中膜蛋白细胞粘附蛋白(E-cadherin)和细胞表面受体成纤维细胞生长因子受体1（FGFR-1）蛋白的表达差异。以及利用显微镜和单细胞Western技术鉴定了解离的桑椹胚卵裂球中细胞体积与标志物蛋白表达之间的相关性。