中国科学院大连化学物理研究所生物技术研究部陆瑶

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陆瑶博士2010年毕业于中科院大连化物所生物技术部，2010年至2014年在美国耶鲁大学生物医学工程系Rong Fan教授实验室从事博士后研究，2014年至2015年担任研究教职。目前担任中国科学院大连化学物理研究所单细胞分析研究组组长、副研究员，并主持国家自然科学青年基金、大连化物所所长基金，人社部留学人员科技活动项目择优资助等多项科研基金。研究相关工作发表于PNAS，Science Signaling，Analytical Chemistry, Lab Chip，Electrophoresis等国际著名期刊。已获授权专利三项（包括美国专利一项）。主要科研成果已分别在美国两家公司获得应用。

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近日，我所单细胞分析研究组（1820组）陆瑶研究员、刘显明副研究员与复旦大学口腔医学院刘婷姣教授团队合作，在数字微流控多靶标免疫分析技术研究中取得新进展。
　　基于抗体—抗原特异性识别的免疫检测技术是生物医学研究、临床诊断及药物开发等领域中应用最广泛的靶向、高灵敏蛋白检测方法。传统的基于96孔板的免疫检测技术存在样品/试剂消耗量大、检测指标单一等缺点。而数字微流控（Digital Microfluidics，以下简称“DMF”）芯片可通过电场驱动实现在二维平面对微升—纳升级液体样本进行精准、自动操控，具有实现微量生物样本自动化检测并升级传统分析平台的潜力。然而，由于光谱重叠等技术限制，目前文献报道的DMF免疫检测平台一般仅能实现同时分析2至3种靶向蛋白，难以满足研究、应用需求。

　　针对上述问题，合作团队通过在DMF平台集成条形码芯片技术，利用位置分辨突破光谱重叠限制，实现了多指标免疫检测：在DMF芯片上极板的疏水层表面构建位置分辨的抗体条形码阵列，用于多指标蛋白检测；在DMF芯片的底板上建立独立驱动电极阵列，实现微量样品、检测试剂等输运，完成反应、染色等免疫检测过程。合作团队最终在同一芯片上利用单色荧光检测，实现了十个样本以及每个样本十种靶向蛋白的同时分析，为目前文献报道的DMF平台免疫检测的最高通量及最多指标，样品消耗量仅为4微升。值得一提的是，本工作中所用的数字微流控设备、分析芯片及驱动软件均为我所自主研发，前期已入选2022年度《中国科学院自主研制科学仪器》名录。
　　相关结果以“Spatial Barcoding-enabled Highly Multiplexed Immunoassay with Digital Microfluidics”为题，发表在《生物传感器与生物电子》（Biosensors and Bioelectronics）上。该工作的共同第一作者是我所1820组联合培养硕士研究生李慧冰和刘显明副研究员。上述工作得到国家自然科学基金重大科研仪器项目、我所创新基金等项目的支持。（文/刘显明 图/李慧冰、马大川）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114557

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近日，我所单细胞分析研究组（1820组）陆瑶研究员团队利用单细胞多种类分泌因子检测技术，实现了对神经—免疫细胞互作网络的解析。
　　随着全球人口逐步进入老龄化阶段，神经退行性疾病正成为威胁人类健康的重大疾病之一。与神经退行性疾病直接相关的是神经细胞，但神经细胞并不是孤立存在的，神经细胞需要通过物理接触、生物分子的信号交换等诸多手段与其他细胞进行信息传递、相互作用，以协同完成生物学功能。

　　近年来的研究表明，神经系统和免疫系统之间存在密切的相互作用，大脑内免疫细胞在塑造、调控神经细胞神经功能中起到关键作用。尽管已有研究利用质谱、PCR、单细胞/单核核酸测序（sc-RNAseq/snRNA-seq）等技术，在群体细胞水平或在单细胞水平上致力于解析神经—免疫细胞间的互作关系，然而神经—免疫细胞在生理和病理状态下如何通过多种分泌因子信号介导相互作用尚不清楚。解析神经—免疫细胞间互作网络，不仅可以更清晰深入认识神经—免疫细胞通讯这一基础生物学过程，也有望为理解神经退行性疾病的发展及其疾病诊断标志物的发现提供重要前期基础。
　　本工作中，研究团队利用前期发展的单细胞多种类分泌因子检测技术(PNAS，2019)，实现了单个神经细胞12种分泌因子的同时检测，包括细胞因子、神经营养因子和神经源性外泌体，揭示了神经细胞多种类分泌因子的异质性和相关性；将其应用于神经—免疫配对单细胞互作研究，发现浸润性巨噬细胞与常驻巨噬细胞（小胶质细胞）对神经细胞的分泌功能调控上具有不同的效果，如浸润性巨噬细胞一般倾向于抑制神经细胞分泌外泌体，而小胶质细胞则会促进神经细胞分泌外泌体。进一步地，研究人员发现阿尔茨海默疾病（Alzheimer disease）模型下的神经细胞与巨噬细胞或小胶质细胞的相互作用，均会导致促炎细胞因子的分泌增加。该研究为深入认识大脑微环境提供了新技术支持，并有望为神经退行性疾病发生、发展标志物的发现提供数据参考。
　　相关结果以“Mapping secretome-mediated interaction between paired neuron-macrophage single-cells”为题，于近日发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）上。该工作的第一作者是我所1820组博士后邓九。上述工作得到国家自然科学基金、中科院青促会等项目的支持。（文/图 邓九）
　　文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2200944119