空间蛋白组学-百泰派克生物科技

空间蛋白组学是一门研究细胞内蛋白质的三维空间分布及其与其他分子相互作用的学科。有别于传统的蛋白质组学主要关注蛋白质的序列、表达水平和相互作用，空间蛋白组学更关注蛋白质在细胞内的空间位置和动态变化，这些三维的信息对于我们理解蛋白质的功能和调控机制具有重要意义。

图1 蛋白质序列与空间结构关系

空间蛋白组学技术一般流程是通过高精度激光捕获显微切割技术 (LCM) 获取样本中感兴趣的组织区域或细胞，并通过优化的极微量蛋白质组学技术，分析蛋白在不同空间位置的表达特征，从而获得目标样本中不同功能区域和不同细胞类型的蛋白表达谱。它的研究方法大致分为两类：包括基于质谱的空间蛋白组学和基于荧光成像的空间蛋白组学。

~~基于质谱的空间蛋白组学

基于质谱的空间蛋白组学包括MSI和MIBI：

质谱成像技术（Mass Spectrometry Imaging，MSI）是一种将质谱技术与空间定位结合的高精尖技术，能够在组织和细胞层面上精准捕捉分子质量及位置信息。在蛋白组学研究中，MSI广泛应用于分析组织切片中蛋白质的空间分布，为疾病机制研究和生物标志物的发现提供了重要线索。这种技术无需特异性标记，样品前处理步骤简单，空间分辨率高，并且能发挥质谱的效能，可以对上千种生物分子同时进行原位成像分析。

图2 IMS的工作流程

多重离子束成像技术（Multiplexed Ion Beam Imaging，MIBI）一种二次离子质谱法（Secondary Ion Mass Spectroscopy，SIMS），其原理是将空间成像方法与质谱联用，使用金属同位素元素标记抗体，同时检测样品切片上的靶标进行成像，进而分析同一组织中的多种蛋白质。与MSI相比，MIBI的灵敏度和分辨率更高，可以精确量化免疫细胞亚群及其在肿瘤内的空间分布，但该技术检测靶标严格限制在100个，且成本造价高、可选择同位素种类受限。

图3 MIBI的工作流程

~~基于荧光成像的空间蛋白组学

基于荧光成像的空间蛋白组学应用最多的是 CODEX（CO-Detection by IndEXing），CODEX是一种利用独特的蛋白荧光标记方法来解析蛋白质在组织或细胞中的空间分布和相互作用的技术。其核心原理是将抗体偶联到特异性寡核苷酸“条码标签”（Barcode）上，而不直接使用荧光染料标记，通过与Barcode互补的寡核苷酸序列特异性结合进行荧光成像。这种方法突破了可见光谱荧光成像通道数量的限制，能够同时检测和分析多达50种甚至更多的蛋白靶标。此外，该技术还具有通量高、空间分辨率高和应用灵活等优势，因此被广泛的应用于肿瘤微环境及肿瘤免疫、药物研发和疗效评估等领域。

图4 CODEX的工作流程

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