Cell | 三维样本中的空间蛋白质组学

卢云i

原创 图灵基因 图灵基因 2023-01-09 13:24 发表于江苏
收录于合集#前沿分子生物学技术








空间生物学在过去几年的技术进步，加深了研究人员提出生物学问题的能力。然而，仍然存在局限性。例如，缺乏对3D成像的大型生物样本进行分子分析的方法。

现在，一种新的空间技术DISCO-MS将全器官/全生物体的清除和成像、基于深度学习的图像分析、机器人组织提取和超高灵敏度质谱技术相结合，以实现对整个样本进行3D无偏成像后，可以对临床前和临床组织进行无偏的蛋白质组分析。

DISCO-MS是首个完整的3D体空间组学技术。因为它适用于临床前和临床组织，所以它可以在疾病的早期阶段进行研究，并随后开发潜在的新疗法。

这项研究发表在《Cell》杂志上的一篇题为“Spatial proteomics in three-dimensional intact specimens”的文章中。




DISCO-MS首先进行DISCO组织清理，使小鼠身体或人体器官透明，使其易于成像。因此，可以使用高分辨率三维显微镜在特定部位的完整组织中容易地识别荧光标记的细胞。一旦确定了感兴趣的区域，就使用称为DISCO-bot的机器人技术将它们隔离开来。利用先进的质谱（MS）方法对机器人辅助提取的组织进行蛋白质组分析。这种高科技方法允许在整个小鼠身体或人体器官中以3D方式识别任何所需组织区域的分子特征。




研究人员将DISCO-MS应用于阿尔茨海默病（AD）小鼠模型和人类心脏的动脉粥样硬化斑块。在AD模型的组织样本中，该团队应用人工智能（AI）来识别疾病早期阶段的典型AD斑块，这是其他任何方法都难以检测到的。




更具体地说，DISCO-MS研究了“脑损伤后沿轴突束的小胶质细胞激活，并在阿尔茨海默病小鼠模型中表征了早期和晚期个体淀粉样β斑块。”




此外，DISCO-bot机器人样本提取使研究小组能够研究完整小鼠体内免疫细胞的区域异质性和完整人类心脏中的主动脉斑块。随后对斑块的蛋白质组学分析提供了对AD中受影响蛋白质的无偏见的大规模研究，揭示了可能是阿尔茨海默病生物标志物的新分子参与者。




在人类心脏中，研究人员对动脉粥样硬化斑块周围组织的组成很感兴趣。人工智能检测和机器人对组织的提取，再次允许识别与主动脉斑块相关的人类心脏细胞中失调的分子通路。

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