PCT如何解决样本制备中的「疑难杂症」01
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作者：倪诗蕾、丁璇、许路昂、陈善军、刘丽娟、钱丽琴、俞苗锋、胡鑫源
前言
就生命科学研究而言，PCT （Pressure Cycling Technology，压力循环技术）在蛋白质组学、基因组学、脂质学等领域的广泛应用展示了其在各种样品制备中的广阔前景。
我们知道，传统的样本前处理方法，多依赖人工操作，且普遍存在样本需求量大、处理效率低、稳定性差、耗时长等缺点。如何更加高效、快速地对这些数目巨大但是微量的组织样本进行前处理，并进行后续分子分析，是现在多组学研究的主要难题之一。
PCT 正是为了应对这样的难题而诞生的一项微量样本快速前处理技术。其主要原理是在特定的温度和时间间隔内，让微量样本在多次常压 (14.69 PSI) 和超高（液）压 (45,000 PSI) 之间进行程序性、周期性的交替循环，利用高压对生物样本的物理结构（结缔组织纤维等）进行破坏，诱导样品中基质（样品中被分析物以外的组分，如细胞膜、细胞连接等）的破碎和目标生物分子（如蛋白质、DNA、RNA、脂类和小分子）的溶解，从而对生物分子实施有效提取。由于其自动化的设计和高效的提取效率，该技术具有通量高、稳定性好、样本用量低等特点，特别适用于微量的FFPE组织样本的制备。
当压力快速释放，跨膜蛋白质被提取
压力可以选择性地改变蛋白质的构象，调节某些酶的活性，无需添加热能或化学能
PCT 微量样本制备技术与常规提取方法的比较
常规的提取方法如碾槌式匀浆器方法等存在一定的缺陷：耗时、耗力、时间易间断、应用范围有限、破坏性强；并且存在一定的危害性：开口系统污染、样品转移损失、液氮冻伤风险、噪音污染、样本交叉污染等。此外，传统方法对样本量的要求较高，需要较大的生物样本量才能进行样本制备，否则得到的生物大分子产率过低，无法满足后续的分析和实验要求。这对于目前临床医院和组织样本库中保存数量巨大，但 FFPE 样本微小的现状来说，是一个十分棘手的问题。
MICROTUBES 样本微管（PCT）
PCT 的出现，为微量生物样品的制备提供了全新的途径。它可以安全、有效、快速地从各种细胞、组织、甚至是一些难溶（hard-to-lyse）细胞中提取 DNA、RNA 及小分子。一个样品管既可实现生物样本中蛋白质的提取，又可进行高效酶解（常用的酶如trypsin、 Lys-C、Chymotrypsin、PNGaseF 等），大大提高了样本制备的效率。除了其原理的本身特色外，PCT 还使用了全封闭、自动化的设计，使得生物样本制备的产率很高，因此对样本量的要求也极低。对于很多其他样本前处理方法束手无策的极微量生物样本，该方法依然能够做到极高的处理效率：通常情况下，使用 10mm*1mm*30μm 的临床 FFPE 样本即可完成一次蛋白组学样本分析。同时该技术大大缩短了样本制备时间，以蛋白组学研究为例，使用 PCT 进行样本前处理，可以把所有流程压缩在 3 个小时内完成。另外，PCT 设计中全程采用自动化的模块设计，很大程度上减少了操作人员暴露于病原体或者样品发生交叉污染的风险，具备较高的生物安全性能。
Barocycler 2320设备
此外，PCT 相较其他样本前处理技术，还具备多种优势：兼容所有的化学溶解缓冲液及分析方法；避免破坏大分子结构的研磨操作和剪切力；精确的温度控制，包括低温或高温条件下的反应；瞬时的和均匀的能量分布；精确的生物分子溶解控制；适用于大部分常用的有机试剂；不与金属物质相接触，可处理及保存易发生氧化还原反应的化学物质，防止金属蛋白酶的活化【1】。
表.PCT和其他样本前处理技术对比
总之，PCT 可以从各种植物、动物和微生物组织和细胞中简单、安全、快速、可重复和高通量地提取核酸、蛋白质、脂类和小分子，尤其适用于微量生物样本的分析，可完美解决现有样品制备市场的技术痛点，现已广泛应用于生物技术、古生物学、农业以及环境科学等领域。
后面，我们会就 PCT 在肿瘤和肿瘤微环境、生物制药的质量控制、基因组学和脂质组学领域的发展和应用进行详述。WESTLAKE OMICS
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