2020年10月19日，中国科学院院士、清华大学教授李景虹老师受邀做客第155期大师讲坛，在闵行校区霞光楼200号报告厅为交大师生带来了题为“单细胞分析化学”的精彩报告。

李景虹院士首先总结了电分析化学和生物分析化学的发展过程，指出从单分子、单粒子到单细胞分析化学发展的必要性。然后，对于单细胞分析化学进行了详细的释义，认为单细胞研究将更准确、更全面地反映细胞生理状态和过程，对于生命科学研究、重大疾病诊断和个性化治疗具有重要意义。目前，单细胞分析化学的发展趋势着重于精细结构的分辨、暂态信息的捕捉和复杂信号的获取。

随后，李院士介绍利用链置换和酶连接识别的核酸探针，实现细胞内miRNA/mRNA的单碱基、单分子分辨的成像的工作。由此开来，通过调控核酸杂交构建了一种可以用于高通量标记的DNA编码技术（SeqEA），实现了单分子水平RNA的高通量成像。该技术实现了在单细胞水平上初步探究了细胞基因表达空间分布、异质性、相关性与细胞基因功能、细胞表型的关系。也可以对多种RNA同时分析成像，研究不同RNA（如mRNA、miRNA及circRNA）之间的互相调控机制。除此之外，可以通过肿瘤的基因表达及突变成像，在单细胞水平上研究肿瘤耐药机制。

紧接着，李院士对于线粒体DNA单碱基成像及分型工作进行了介绍。利用CasPLA使线粒体DNA突变直接成像，CRISPR/Cas9识别可使基于Cas9解旋作用的双链DNA直接成像，同时双探针临近效应实现了单碱基差异分析。基于此技术，观察到了细胞间可传递mtDNA的微管结构等。接下来，李景虹院士又介绍了两例具体的应用：其一，制备了线粒体靶向的单分散纳米金MitoCAT-g，实现了氧化应激放大效应。其二，构建了质子驱动的变形性纳米疫苗，通过纳米片组装促进溶酶体逃逸，为肿瘤的高效免疫治疗提供了新策略。

最后，李景虹院士对于单细胞分析技术进行了总结与展望，明确了单细胞化学发展的愿景和难点，既是挑战，更是机遇，对于该技术助力精准医学的未来充满信心。

讲座结束后，大师讲坛组委会向李景虹院士赠送了精心准备的纪念品，以传达交大学子对李院士衷心的感谢和诚挚的祝福。

【嘉宾简介】

李景虹，中国科学院院士、清华大学化学系教授，化学系学术委员会主任，清华大学分析中心主任。1991年获中国科学技术大学学士学位，1996年获中科院长春应用化学研究所博士学位。近年来致力于电分析化学、生物电化学、单细胞分析化学及纳米电化学领域的教学科研工作。以通讯作者在Nature Nanotech., Nature Protocol, Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Anal. Chem.等学术刊物上发表SCI论文350余篇，应邀在Acc. Chem. Res., Chem. Rev., Chem. Soc. Rev.等期刊发表综述，论文被引用>49,000次，H-index 113。2015-2019年连续五年入选汤森路透全球高被引科学家。以第一完成人获国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖等。任Chem. Soc. Rev., ACS Sensors, Biosensors Bioelectronics, Small Methods等期刊编委、英国皇家化学会会士。

【背景介绍】

“单细胞生物学”是未来若干年生命科学发展的一个重要研究方向。分析化学能否提供准确可靠的分析方法和仪器设备，满足“单细胞生物学”未来发展的需要，是对分析化学学科发展的一个重要的机遇与挑战。单细胞的生物传感与成像分析提供了单细胞组成、结构和性质方面的丰富信息，使人们能够更好地在分子水平上了解生物分子在活细胞中的功能和作用，认识重要生物过程和信号传导机制，对及时发现疾病早期的分子异常及病理演变提供可行方法。