Raman-guided subcellular pharmaco-metabolomics for metastatic melanoma cells

代谢组学 细胞内 脂类学 拉曼光谱 癌细胞 细胞生物学 代谢组 脂滴 细胞培养 可药性 细胞 化学 生物化学 生物 生物信息学 癌症 遗传学 物理 基因 光学
作者
Jiajun Du,Yapeng Su,Chenxi Qian,Dan Yuan,Kun Miao,Dongkwan Lee,Alphonsus H. C. Ng,Reto S. Wijker,Antoni Ribas,R. D. Levine,James R. Heath,Lu Wei
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:11 (1) 被引量:123
标识
DOI:10.1038/s41467-020-18376-x
摘要

Non-invasively probing metabolites within single live cells is highly desired but challenging. Here we utilize Raman spectro-microscopy for spatial mapping of metabolites within single cells, with the specific goal of identifying druggable metabolic susceptibilities from a series of patient-derived melanoma cell lines. Each cell line represents a different characteristic level of cancer cell de-differentiation. First, with Raman spectroscopy, followed by stimulated Raman scattering (SRS) microscopy and transcriptomics analysis, we identify the fatty acid synthesis pathway as a druggable susceptibility for differentiated melanocytic cells. We then utilize hyperspectral-SRS imaging of intracellular lipid droplets to identify a previously unknown susceptibility of lipid mono-unsaturation within de-differentiated mesenchymal cells with innate resistance to BRAF inhibition. Drugging this target leads to cellular apoptosis accompanied by the formation of phase-separated intracellular membrane domains. The integration of subcellular Raman spectro-microscopy with lipidomics and transcriptomics suggests possible lipid regulatory mechanisms underlying this pharmacological treatment. Our method should provide a general approach in spatially-resolved single cell metabolomics studies.
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