空间蛋白质组学再升级！高深度+高灵活度+空间磷酸化修饰=时空宇宙航行必备
什么是空间蛋白组？
常规的蛋白质组学分析方法针对大块组织，然而在组织均质化过程中丧失了空间分布和细胞类型信息，最终得到的质谱信号只能反映裂解液中蛋白表达的平均水平。空间蛋白质组学技术，顾名思义，可以精细获得空间范围内不同细胞和功能区域的蛋白表达谱。通过把空间中的细胞类型信息与蛋白质组数据联系起来，将深入了解组织空间微环境并发现更精准的生物标志物和新的功能机制。 空间组学（Spatial omics）是上榜《Nature》2022值得年度关注的七大榜单技术[1]，被誉为“生命科学”的下一个风口。蛋白质是细胞功能的承担者，解析蛋白的时空特异性，是了解组织及疾病中微环境异质性、生命发生发展等特点的关键分子。今年5月，人体蛋白质组导航计划 (π-hub) 白皮书1.0发布，其充分肯定了空间背景下的蛋白质组学技术对疾病研究的重要价值。
探索从未停步，超越永无止境
景杰生物于2021年6月首次推出空间蛋白组后，近两年进行了持续性的技术升级与体系的全面优化，完成了空间蛋白质组学的革新突破。 01染色技术路线升级 空间蛋白质组学用于研究蛋白质空间表达谱变化，因此组学开展前需通过染色识别目标组织区域或细胞类型并进行精准切割。景杰生物在原有HE染色的基础上，技术升级到IHC/IF染色技术，同步支持更多的样本类型和研究方案。实验结果表明，染色对检测深度的影响小于5%。通过对石蜡切片以及冰冻切片进行特异性IHC/IF染色确定切割区域，可满足广大科研老师的个性化需求。
图1 IHC/IF染色技术内测数据
02行业首发空间磷酸化蛋白质磷酸化修饰是最常见和功能最重要的一种翻译后修饰。几乎所有的细胞信号通路都受到磷酸化修饰的精密调控，磷酸激酶抑制剂也已广泛应用于临床。因此空间背景下的磷酸化修饰对于更深层次的机制研究以及临床应用而言具有重要意义。景杰生物基于丰富的技术开发和项目经验，不断克服技术难题并优化实验方法，现重磅推出空间磷酸化修饰组学，联合空间蛋白组的空间多组学策略，为解析空间维度分子特征及分子靶标提供更多可能。 如需了解空间磷酸化产品和服务的更多信息，请直接咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。
产品特色
01兼容不同样本需求景杰生物空间蛋白质组学技术兼容各类包埋组织(FFPE、OCT)或切片，兼顾多种染色方法 (HE/IHC/IF)，并支持激光捕获显微切割及显微辅助切割，为空间组学研究提供无限可能。
图2 空间蛋白组送样指南
02高性能质谱仪集群助力作为蛋白质组学与修饰组学分析行业领跑者，景杰生物拥有业内最高格、全面类型的蛋白质质谱仪集群。随着首批Orbitrap Astral高分辨率质谱仪的引进，进一步扩充了景杰生物的质谱平台性能。Orbitrap Astral质谱仪在检测通量、蛋白覆盖深度、灵敏度及精准定量等多个维度进行了革命性的升级，与空间组学技术和景杰独有的翻译后修饰技术相结合，将在时空蛋白质组学上凸显其卓越的性能。
图3 新一代Astral质谱仪全面提升蛋白质组学分析能力
03硬件设施齐全景杰生物配备了覆盖空间蛋白组学样本制备全流程的先进仪器设施，如德国莱卡冷冻切片机、数字玻片扫描系统和德国蔡司激光捕获显微切割仪，可提供一站式全流程服务。
图4 我司硬件设施展示以及空间蛋白组技术流程
04细胞级个性化切割空间蛋白质组学对区域的精细化切割要求极高。景杰生物在采用HE/IHC/IF染色成像技术实现组织区域或细胞类型识别后，再结合激光捕获显微切割LCM技术，按照指定的圈画区域准确获取某个特定的细胞群。该流程可实现细胞级个性化切割，极大地提升了复杂空间结构研究的灵活性与适用性。同时，其分辨率高至0.005~0.01 mm2，也保障了空间蛋白质组研究的精细度和准确性。 05检测深度高由于蛋白质无法类似DNA一样进行扩增，单个细胞仅包含约150 pg的蛋白质。因此，与其他空间组学技术相比，超微量样本下的空间蛋白质组的分析更具有挑战性。超高灵敏度色质谱技术的兴起，使空间蛋白质组分析成为可能。景杰生物Spatial DIA空间蛋白组技术，基于4D质谱平台，能在0.01 mm2 ×10 μm的常规组织样本（约50~100个细胞）中，实现平均检测深度大于2500个蛋白，高精度、高深度、高重复性地呈现空间微尺度分子景观。
图5 我司空间蛋白组深度实测数据
06检测重复性好为了确保在如此超微量样本前处理及组学检测时的稳定性，景杰生物严格控制样品制备及数据检测。如图所示，在相邻三张片子上在同一位置切割组织作为三次重复，分别检测得到的数据中，三次重复间的Pearson相关系数大于0.95。
图6 我司空间蛋白组重复性实测数据
07项目经验丰富相较于常规蛋白组学，空间蛋白组学在样本前处理上的复杂环节对于技术熟练度及样本处理经验的要求极高。景杰生物作为国内最早推广空间蛋白组学的公司，已完成超80余项空间蛋白组项目，处理超过700例样本的显微切割，丰富的项目经验能够为高复杂、高要求、高精度的空间组学项目保驾护航。
应用场景
01探索疾病关键靶点与发病机制 空间蛋白质组学可获取蛋白组对应的细胞类型与空间信息，能够找到更精准的疾病关键靶标蛋白，更好地阐释疾病发展机制。芝加哥大学Ernst Lengyel与德国马普所Matthias Mann等研究团队针对卵巢癌以及卵巢癌附近基质开展空间蛋白质组学分析，成功揭示了NNMT作为基质细胞对肿瘤转移的关键调控靶点，也为未来有针对的卵巢癌转移靶向治疗提供了新的思路 [2]。4月，德国慕尼黑心脏病专家Tobias Petzold与马普所Matthias Mann研究团队又在Science发表了最新研究成果，使用基于LCM的空间蛋白质组学技术对棕熊及静脉血栓患者的肺栓塞样本进行检测，发现凝血关键成分、血小板成分和中性粒细胞成分在血栓形成过程中发挥了重要作用，HSP47下调可通过减弱免疫细胞活化等方式预防血栓形成 [3]。近日，南方医科大学南方医院苗芸教授团队利用空间蛋白组学等技术对BK多瘤病毒 (BKPyV) 相关尿路上皮癌患者的膀胱内壁进行分析，首次描述了BKPyV整合的意义和致癌性，以及病毒整合介导的裂解性感染与细胞转化在BKPyV相关疾病各阶段发展过程中的动态制衡，景杰生物为该研究提供了空间蛋白组学技术支持 [4]。总之，空间蛋白组学有望对疾病临床进程做出新的解释。
02组织器官空间图谱蛋白质是细胞功能的承担者，为空间组学与生物学增加一个重要的维度。针对重要器官的正常组织样本的空间蛋白组分析，有助于绘制细胞类型特异性细胞图谱及器官发育轨迹。中国医学科学院北京协和医院冷泠/李军团队与国家蛋白质科学中心马洁/朱云平团队合作，运用基于质谱的空间蛋白质组学技术构建了分层皮肤蛋白质图谱，并对二期梅毒患者皮肤组织进行精细分析，提供了对ECM蛋白促进表皮干细胞生长和功能的见解[5]。中国医学科学院北京协和医院张抒扬等研究团队也在Cell Reports报道了最新研究成果，对心脏不同解剖部位的心肌与微血管进行了基于LCM的空间蛋白组学分析，建立了COVID-19患者的心脏蛋白质图谱，揭示了COVID-19相关心脏损伤的机制[6]。昆明理工大学的司维、季维智院士及王正波团队在Nature Communications上发表重大科研成果，该团队运用时空蛋白质组学技术对食蟹猕猴不同发育阶段以及大脑的不同区域的156个样本进行了蛋白质组学分析，构建了食蟹猕猴从胎儿到新生儿大脑的时空蛋白质组学图谱，为大脑发育研究提供了重要的研究资源[7]。通过了解蛋白质在组织内的空间分布和时间变化，我们可以更准确地确定疾病的分子亚型、预测治疗反应和评估疗效，从而实现更加精准和有效的治疗策略。
03肿瘤异质性与发展过程肿瘤是由多种不同类型的细胞组成的异质性群体，空间蛋白质组学技术可以提供高空间分辨率的蛋白质表达信息，揭示肿瘤组织的不同细胞类型和功能，重建肿瘤发生和发展的关键过程。加拿大科学家获取了不同区域的胶质母细胞瘤组织，将蛋白质组学模式叠加到胶质母细胞瘤的标志性“空间”组织形态学特征上，以统一的三轴模型捕获肿瘤间和肿瘤内的重要临床相关异质性信息。通过解决相关的空间表型生物学及其在患者肿瘤中的变化，将加速研究者对GBM的生物学机制及其治疗的理解 [8]。
04筛选潜在生物标志物基于空间蛋白质组的分析方法，可以更好地阐释多样化细胞间信号网络，为组织生物标记物开发、创新药物靶点发现及临床诊断提供强大的技术手段。法国里尔大学研究团队采集了健康及I-III级子宫内膜癌 (EC) 患者的前哨淋巴结SLN和子宫内膜组织进行空间蛋白组学分析，确定并验证了SLN和EC组织之间的分级依赖性标志物，也为靶向治疗提供了新的思路[9]。
作为国内推广空间蛋白组学最早的公司，景杰生物基于自持的全流程高精密仪器，可实现高精度、高深度、高重复性的一站式空间蛋白组检测，结合全球首发的空间磷酸化，对于深入理解蛋白质的功能和调控机制，阐明生理或疾病过程中的关键步骤，从而在指导药物设计、疾病治疗等方面创造无限可能。 如果您对空间蛋白组以及空间磷酸化修饰组相关技术细节和研究方案感兴趣，可联系景杰生物科服热线（400-100-1145）或当地销售工程师咨询。
参考文献
1. Michael Eisenstein. 2022. Seven technologies to watch in 2022. Nature.
2. Eckert MA, et al. 2019. Proteomics reveals NNMT as a master metabolic regulator of cancer-associated fibroblasts. Nature.
3. Manuela Thienel, et al. 2023. Immobility-associated thromboprotection is conserved across mammalian species from bear to human. Science.
4. Wang Y, et al. 2023. Dynamic viral integration patterns actively participate in the progression of BK Polyomavirus-associated diseases after renal transplantation. Am J Transplant.
5. Jun Li, et al. 2022. Spatially resolved proteomic map shows that extracellular matrix regulates epidermal growth. Nature Commun.
6. Ling Leng, et al. 2022. Spatial region-resolved proteome map reveals mechanism of COVID-19-associated heart injury. Cell Rep.
7. Wei J, et al. 2023. Spatiotemporal proteomic atlas of multiple brain regions across early fetal to neonatal stages in cynomolgus monkey. Nat Commun.
8. K H Brian Lam, et al. 2022. Topographic mapping of the glioblastoma proteome reveals a triple-axis model of intra-tumoral heterogeneity. Nature Commun.
9. Aboulouard., et al. 2021. In-depth proteomics analysis of sentinel lymph nodes from individuals with endometrial cancer. Cell Rep Med.
景杰生物作为修饰组学领域的领跑者，拥有多种修饰抗体和修饰组学质谱检测服务。如果您想了解相关产品和服务的更多信息，请扫描下方二维码填写合作咨询表单、或咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。
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