隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，空間蛋白質(zhì)組學(xué)（Spatial proteomics，SP）這一新興領(lǐng)域已經(jīng)逐漸嶄露頭角。其為研究蛋白質(zhì)在細(xì)胞或組織中的分布、定位和相互作用，了解生物體結(jié)構(gòu)和功能提供了新視角。近年來，空間蛋白質(zhì)組學(xué)在疾病診斷、治療和預(yù)防方面同樣取得顯著成果。

青蓮百奧已推出一套完整的空間蛋白質(zhì)組學(xué)解決方案

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，該方案結(jié)合先進(jìn)技術(shù)和方法，為研究人員提供更全面的理解生物系統(tǒng)中蛋白質(zhì)的表達(dá)和相互作用的機(jī)會(huì)，加速新藥研發(fā)，為個(gè)性化醫(yī)療提供更精準(zhǔn)的分子診斷和治療方案。本文將介紹空間蛋白質(zhì)組學(xué)在組織器官空間圖譜構(gòu)建、腫瘤異質(zhì)性研究、微環(huán)境與疾病發(fā)展與藥物靶點(diǎn)與機(jī)制研究和等方面的應(yīng)用。

空間蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用場景

01、組織器官空間圖譜構(gòu)建：為診斷提供線索

空間蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)能夠提供更為精細(xì)的組織器官結(jié)構(gòu)信息。通過對組織器官中蛋白質(zhì)的分布和定位進(jìn)行高分辨率成像，可以構(gòu)建出更為精確的組織器官空間圖譜，這對于生物學(xué)研究和臨床應(yīng)用具有重要意義。2022年7月，

青蓮百奧與中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院合作

，在《

Nature Communications

》雜志共同發(fā)表了國內(nèi)首篇關(guān)于空間蛋白質(zhì)組學(xué)的研究論文“Spatially resolved proteomic map shows that extracellular matrix regulates epidermal growth”，

該研究成功構(gòu)建了皮膚的空間蛋白質(zhì)組圖譜，為國內(nèi)空間蛋白質(zhì)組學(xué)的研究樹立了新的標(biāo)桿。

SP構(gòu)建皮膚的空間圖譜

[1]

02、腫瘤組織異質(zhì)性研究：診斷與治療的全新視角

空間蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以揭示不同類型腫瘤之間的差異，為個(gè)體化治療提供依據(jù)。通過定量分析，可以發(fā)現(xiàn)具有特異性的蛋白質(zhì)標(biāo)志物，幫助更準(zhǔn)確地判斷腫瘤類型、分級和預(yù)后，為患者制定更合適的治療方案。2022年5月27日，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院在《

Cell Report

》發(fā)表了題為“Spatial region-resolved proteome map reveals mechanism of COVID-19-associated heart injury”的研究論文。該研究對心臟組織及心肌與微血管的激光捕獲顯微切割樣本進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)研究，建立了COVID-19患者的空間區(qū)域蛋白質(zhì)組學(xué)圖譜。

SP構(gòu)建COVID-19患者的空間區(qū)域蛋白質(zhì)組學(xué)圖譜

[2]

03、微環(huán)境與疾病發(fā)展：了解并改善健康的關(guān)鍵

空間蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)揭示了細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，幫助理解疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移。通過高分辨率的空間分析，可以發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的蛋白質(zhì)分子及其相互作用網(wǎng)絡(luò)，對疾病的早期診斷和治療具有重要意義。2021年2月9日，瑞士癌癥中心的研究團(tuán)隊(duì)在 《

Cancer Discovery

》雜志上發(fā)表題為“Nongenetic Evolution Drives Lung Adenocarcinoma Spatial Heterogeneity and Progression” 的論文。研究者通過獲取肺腺癌4個(gè)不同進(jìn)展階段 (貼壁型、乳頭狀、腺泡型和實(shí)體型) 的腫瘤中心與腫瘤外圍空間樣本，利用空間蛋白組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)實(shí)體狀腫瘤中心的區(qū)域免疫浸潤水平顯著低于腫瘤外圍的區(qū)域，實(shí)體瘤特定區(qū)域表達(dá)高水平的癌細(xì)胞特異性標(biāo)志物。

SP探索肺腺癌腫瘤核心與外圍的免疫微環(huán)境變化

[3]

04、藥物靶點(diǎn)與機(jī)制研究：尋找突破口

空間蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在藥物研發(fā)和優(yōu)化中具有重要作用。通過對藥物作用前后蛋白質(zhì)組的變化進(jìn)行對比分析，可以揭示潛在的藥物靶點(diǎn)并深入研究其作用機(jī)制。這一技術(shù)對于發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點(diǎn)和作用機(jī)制具有重要意義。2021年4月，美國斯坦福大學(xué)藥學(xué)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)在《

Nature Cancer

》上發(fā)表題為“Spatial proteomic characterization of HER2-positive breast tumors through neoadjuvant therapy predicts response”的空間蛋白組學(xué)研究，證實(shí)了經(jīng)過一個(gè)周期

HER2

靶向治療后的空間蛋白組的變化信息可以很好地幫助預(yù)測臨床獲益，即最終會(huì)達(dá)到病理完全緩解（pCR）的腫瘤患者。相比于完全基于治療前的評估數(shù)據(jù)或者檢測全轉(zhuǎn)錄組水平的變化，這種基于一周期用藥后的空間蛋白組學(xué)變化特征的預(yù)測方法展示出更優(yōu)異的表現(xiàn)。

SP幫助預(yù)測HER-2陽性乳腺癌對于新輔助治療的響應(yīng)，助力臨床決策

[4]

05、青蓮百奧解決方案

空間蛋白質(zhì)組學(xué)為我們揭示了微環(huán)境與疾病發(fā)展的秘密，為腫瘤等疾病的診斷和治療提供了更多線索。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，空間蛋白質(zhì)組學(xué)將在未來發(fā)揮更大的潛力，為人類健康事業(yè)做出更多貢獻(xiàn)。 青蓮百奧提出的空間蛋白質(zhì)組學(xué)解決方案結(jié)合了多種先進(jìn)技術(shù)，包括HAMAMATSU切片掃描儀、MMI CellCut Plus激光捕獲顯微切割技術(shù)、微量/通用型蛋白質(zhì)組試劑盒（MagicOmics-MMB）、Magicomics-AP-96全自動(dòng)化前處理機(jī)器人以及TimsTOF HT 4D-DIA質(zhì)譜檢測技術(shù)。這些技術(shù)的集成為高靈敏度的微量蛋白質(zhì)組學(xué)樣本前處理和高通量的蛋白質(zhì)組學(xué)檢測提供了可能，可以實(shí)現(xiàn)對納克級樣本的毫克級檢測深度，平均檢出5000-8000個(gè)蛋白。這一解決方案在揭示微小區(qū)域蛋白奧秘方面具有重要的應(yīng)用潛力，有助于進(jìn)一步探索蛋白質(zhì)組學(xué)在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn) [1] Li J, Ma J, Zhang Q, et al.?Spatially resolved proteomic map shows that extracellular matrix regulates epidermal growth [J]. Nature Communications, 2022, 13(1). [2] Leng L, Ma J, Zhang P-P, et al.?Spatial region-resolved proteome map reveals mechanism of COVID-19-associated heart injury [J]. Cell Reports, 2022, 39(11). [3] Tavernari D, Battistello E, Dheilly E, et al.?Nongenetic Evolution Drives Lung Adenocarcinoma Spatial Heterogeneity and Progression [J]. Cancer Discovery, 2021, 11(6): 1490-1507. [4] Mcnamara K L, Caswell-Jin J L, Joshi R, et al.?Spatial proteomic characterization of HER2-positive breast tumors through neoadjuvant therapy predicts response [J]. 2021.