單細胞空間組學技術是表征多細胞系統的細胞狀態和相互作用的關鍵，已經被廣泛運用于組織切片樣品，但鮮有應用在完整的多細胞生物樣品。果蠅胚胎是遺傳學、發育生物學和系統生物學中廣泛使用的多細胞模式系統。其發育斑圖隨時空顯著變化，傳統實驗方法通常誤差偏大且測量通量較低，而測量通量高的基于測序的空間轉錄組技術則不適用于尚未形成細胞膜的早期果蠅胚胎，所以長期以來精準量化同一胚胎的多基因蛋白表達圖譜一直是亟待解決的難題。基于微流控芯片的多重免疫熒光染色技術有望克服上述挑戰。

據麥姆斯咨詢報道，2022年11月，北京大學定量生物學中心/河北工業大學劉峰課題組和北京大學定量生物學中心/物理學院羅春雄課題組在《Lab on a chip》合作發表了題為“An integrated microfluidic device for multiplexed imaging on spatial gene expression patterns of Drosophila embryos” 的封面文章，開發出了一種基于微流控芯片實現多重免疫熒光染色的果蠅胚胎多標蛋白定量成像系統 （圖1）。

圖1 整體示意圖（Lab on a chip封面推薦） 研究者優化了捕獲染色設計并成功制備了三層套刻的微流控芯片系統（圖2A-C）。該系統可以自動捕獲多個果蠅胚胎并實現90%以上的胚胎捕獲率，且捕獲的胚胎具有80%以上的水平朝向選擇性。超過胚胎高度的一半的底層染液的設計可以實現在芯片內整個胚胎均勻免疫熒光染色，染色效果同傳統染色實驗一致，但與傳統染色實驗相比更有效率、消耗試劑更少。同時該系統通過標記、洗脫、再標記的自動循環操作，實現了同一個胚胎上的多標蛋白成像以得到具有空間信息的多基因蛋白表達圖譜 （圖2D）。

圖2 果蠅胚胎多標蛋白定量成像微流控系統。（A）芯片設計；（B）模擬結果成像；（C）洗脫實驗結果；（D）多標染色流程示意圖。 該工作為日益蓬勃發展的多基因標記技術提供了新思路，特別是為解決多細胞體系的多標蛋白成像提供了良好的借鑒。利用該微流控系統，將有助于全面觀測多細胞生物的基因表達斑圖和深入解析其調控機理。 北京大學物理學院18級博士生朱紅村為本文的第一作者，另一位作者為北京大學定量生物學中心17級博士畢業生沈雯婷。劉峰研究員和羅春雄教授為本文的通訊作者。該工作獲得了國家自然科學基金重點和面上項目、北京大學物理學院介觀物理重點實驗室的資助和支持。

審核編輯 ：李倩