小胶质细胞“吃”进突触蛋白：北大Neuron定义“吞噬蛋白质组”

一、为什么是“蛋白”，而不是“转录本”？

小胶质细胞是中枢神经系统的常驻免疫细胞，参与脑发育、稳态维持，也与阿尔茨海默病等神经退行性疾病密切相关。过去，科学家主要靠单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）描绘其异质性。但 mRNA 水平往往不能完全反映作为功能执行者的蛋白质——它还受转录爆发（transcriptional bursting）与转录后调控影响。蛋白质，才是细胞功能状态的直接体现者。

二、方法突破：把单细胞蛋白组“做通、做稳”

单细胞蛋白组学（SCP）长期面临两大瓶颈：单细胞的蛋白总含量极低（约 1 pg），且质谱分析通量有限。研究团队优化了一套无标记 SCP 流程：采用低吸附 384 孔板、500 nL 反应体积以降低蛋白吸附损耗，结合 cellenONE 单细胞分配与 Orbitrap Astral 质谱。他们对年轻（2 月龄）、中年（14 月龄）、老年（24 月龄）小鼠的海马和前额叶皮层小胶质细胞（FACS 分选）进行蛋白组分析。

三、数据集规模：3085 个单细胞，平均每个 1153 个蛋白

最终获得 3085 个高质量单细胞，平均每个细胞鉴定到 1153 种蛋白质——迄今最大的单细胞蛋白组数据集之一。与同批细胞的 scRNA-seq 相比，SCP 数据集具有更高的表达完整性和更低的细胞间差异，提示在单细胞水平上，蛋白质组比转录组更稳定。

四、核心发现①：定义“吞噬蛋白质组”——小胶质细胞真的“吃”进了突触蛋白

这是本研究最亮眼的发现。SCP 不仅能检测小胶质细胞自身表达的蛋白，还捕获到它们从外界“吃进来”的蛋白质。通过严格过滤（结合 scRNA-seq 排除内源表达、推测外源蛋白的可能来源），团队鉴定出 365 个候选吞噬蛋白，高度富集突触结构（SYP、SNAP25、SYT1）与髓鞘、星形胶质细胞标志物（GFAP），且存在脑区与年龄差异。

免疫荧光验证：在前额叶皮层，SYT1 定位于小胶质细胞 CD68⁺ 溶酶体内，且中年小鼠（14 月龄）的吞噬水平显著高于年轻小鼠（2 月龄）——直接证明小胶质细胞在体吞噬了突触成分。

五、核心发现②：5 个亚群，一条“稳态→炎症/吞噬”的衰老轨迹

基于内源蛋白组聚类，鉴定出 5 个亚群（C1–C5），其中 C5 被注释为边界相关巨噬细胞（BAM），证明 SCP 能区分相近细胞类型。C3 高表达稳态标志物 P2RY12、TMEM119，富集突触修剪与有氧呼吸，是“健康管家”；C4 在老年小鼠中显著富集，高表达溶酶体标志物 LAMP1 与肽酶通路，呈现疾病相关小胶质细胞（DAM）特征，提示衰老相关吞噬/清除增强。

伪时间轨迹显示，小胶质细胞可能经历 C3→C1→C4 的状态转变，伴随稳态蛋白下调、炎症/吞噬相关蛋白上调。此外，前额叶皮层的吞噬活性高于海马，且这种差异在衰老中持续，或与前额叶持续的突触重塑需求有关。

六、开泰视角：单细胞蛋白组，正成为解析细胞异质性的前沿利器

本研究用 Orbitrap Astral 质谱把单细胞蛋白组做到 3085 细胞、平均 1153 蛋白/细胞，显示了该平台在解析稀有细胞异质性上的强大能力。对计划开展单细胞/微量样本蛋白组项目的课题组，我们建议“非靶向 DIA 发现 + 靶向 panel 验证”双轨并行：用 DIA 宽口径挖掘差异蛋白与功能状态，用靶向方法在大样本中坐实。开泰生物提供从实验设计、单细胞/DIA 质谱检测到生信分析的一站式蛋白组学服务，助您把“异质性”看清楚、把“功能状态”说明白。