近日，我所生物技术研究部高分辨分离分析及代谢组学研究组（1808组）刘心昱研究员和许国旺研究员团队应邀发表了关于“活”单细胞代谢组学未来发展的评述文章（Perspective），系统阐述了基于质谱（MS）的“活”单细胞代谢组学研究进展，并展望了该领域未来发展方向。
群体细胞分析获得的是细胞的平均信息，容易掩盖细胞亚群和单细胞个体的差异。发展能够在近生理条件下获取“活”单细胞代谢信息的分析技术，对于准确解析细胞异质性和动态生命过程具有重要意义。
该评述文章聚焦基于质谱的“活”单细胞代谢组学研究前沿，重点阐述了单细胞高通量分选与进样、高灵敏与高覆盖质谱检测、装置与仪器、数据处理、定性定量，以及多组学整合等方面的进展，指出该领域仍面临代谢物检测覆盖度有限、分析通量不足、定性定量困难、批次效应明显、专用设备与大规模数据处理能力有待提升等挑战。文章提出，未来应优先发展近生理条件下微流控集成的活细胞分析平台、复合电离源、原位衍生化技术、高性能专用仪器及人工智能辅助的数据处理和多组学联合等策略，推动单细胞代谢组学在细胞异质性解析、疾病机制研究和生物医药转化中的应用。
1808组长期致力于复杂体系分离分析新技术、新方法研发，以及在代谢组学、暴露组学、单细胞和时空组学的应用研究。近年来在单细胞代谢组学分析方法与应用研究方面取得系列进展：发展了基于微流控芯片的流式质谱技术，实现了高通量单细胞代谢组学分析（Anal. Chim. Acta，2022）；研发了同轴纳升电喷雾电离—大气压化学电离复合电离源，实现了单细胞代谢组的高覆盖、高灵敏分析（Adv. Sci.，2024）。相关方法已用于肿瘤微环境中的巨噬细胞极化研究（Anal. Chem.，2024）、肺癌骨转移过程中肿瘤细胞代谢适应研究（J. Am. Soc. Mass Spectrom.，2025），以及基于循环肿瘤细胞代谢特征的肺癌转移风险预测研究（Adv. Sci.，2025），为“活”单细胞代谢组学技术发展及其生物医学应用提供了方法基础。
相关文章以“Living single-cell metabolomics via mass spectrometry: state of the art and perspective”为题，于近日发表在《化学科学》（Chemical Science）上。上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 石先哲、路鑫）
