空间蛋白质组学的应用：解密显微镜下微小区域的蛋白差异

青莲百奥已推出一套完整的空间蛋白质组学解决方案（点击查看空间蛋白质组学详解），该方案结合先进技术和方法，为研究人员提供更全面的理解生物系统中蛋白质的表达和相互作用的机会，加速新药研发，为个性化医疗提供更精准的分子诊断和治疗方案。本文将介绍空间蛋白质组学在组织器官空间图谱构建、肿瘤异质性研究、微环境与疾病发展与药物靶点与机制研究和等方面的应用。

空间蛋白质组学应用场景

空间蛋白质组学技术能够提供更为精细的组织器官结构信息。通过对组织器官中蛋白质的分布和定位进行高分辨率成像，可以构建出更为精确的组织器官空间图谱，这对于生物学研究和临床应用具有重要意义。2022年7月，青莲百奥与中国医学科学院北京协和医院合作，在《Nature Communications》杂志共同发表了国内首篇关于空间蛋白质组学的研究论文“Spatially resolved proteomic map shows that extracellular matrix regulates epidermal growth”，该研究成功构建了皮肤的空间蛋白质组图谱，为国内空间蛋白质组学的研究树立了新的标杆。

SP构建皮肤的空间图谱^[1]

空间蛋白质组学技术可以揭示不同类型肿瘤之间的差异，为个体化治疗提供依据。通过定量分析，可以发现具有特异性的蛋白质标志物，帮助更准确地判断肿瘤类型、分级和预后，为患者制定更合适的治疗方案。2022年5月27日，中国医学科学院北京协和医院在《Cell Report》发表了题为“Spatial region-resolved proteome map reveals mechanism of COVID-19-associated heart injury”的研究论文。该研究对心脏组织及心肌与微血管的激光捕获显微切割样本进行了蛋白质组学研究，建立了COVID-19患者的空间区域蛋白质组学图谱。

SP构建COVID-19患者的空间区域蛋白质组学图谱^[2]

空间蛋白质组学技术揭示了细胞内外环境的动态变化，帮助理解疾病的发生、发展和转移。通过高分辨率的空间分析，可以发现关键的蛋白质分子及其相互作用网络，对疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。2021年2月9日，瑞士癌症中心的研究团队在 《Cancer Discovery》杂志上发表题为“Nongenetic Evolution Drives Lung Adenocarcinoma Spatial Heterogeneity and Progression” 的论文。研究者通过获取肺腺癌4个不同进展阶段 (贴壁型、乳头状、腺泡型和实体型) 的肿瘤中心与肿瘤外围空间样本，利用空间蛋白组学技术发现实体状肿瘤中心的区域免疫浸润水平显著低于肿瘤外围的区域，实体瘤特定区域表达高水平的癌细胞特异性标志物。

SP探索肺腺癌肿瘤核心与外围的免疫微环境变化^[3]

空间蛋白质组学技术在药物研发和优化中具有重要作用。通过对药物作用前后蛋白质组的变化进行对比分析，可以揭示潜在的药物靶点并深入研究其作用机制。这一技术对于发现新的药物靶点和作用机制具有重要意义。2021年4月，美国斯坦福大学药学学院的研究团队在《Nature Cancer》上发表题为“Spatial proteomic characterization of HER2-positive breast tumors through neoadjuvant therapy predicts response”的空间蛋白组学研究，证实了经过一个周期HER2靶向治疗后的空间蛋白组的变化信息可以很好地帮助预测临床获益，即最终会达到病理完全缓解（pCR）的肿瘤患者。相比于完全基于治疗前的评估数据或者检测全转录组水平的变化，这种基于一周期用药后的空间蛋白组学变化特征的预测方法展示出更优异的表现。

SP帮助预测HER-2阳性乳腺癌对于新辅助治疗的响应，助力临床决策^[4]

空间蛋白质组学为我们揭示了微环境与疾病发展的秘密，为肿瘤等疾病的诊断和治疗提供了更多线索。随着技术的不断进步，空间蛋白质组学将在未来发挥更大的潜力，为人类健康事业做出更多贡献。

青莲百奥提出的空间蛋白质组学解决方案结合了多种先进技术，包括HAMAMATSU切片扫描仪、MMI CellCut Plus激光捕获显微切割技术、微量/通用型蛋白质组试剂盒（MagicOmics-MMB）、Magicomics-AP-96全自动化前处理机器人以及TimsTOF HT 4D-DIA质谱检测技术。这些技术的集成为高灵敏度的微量蛋白质组学样本前处理和高通量的蛋白质组学检测提供了可能，可以实现对纳克级样本的毫克级检测深度，平均检出5000-8000个蛋白。这一解决方案在揭示微小区域蛋白奥秘方面具有重要的应用潜力，有助于进一步探索蛋白质组学在生命科学研究中的应用。

参考文献

[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.