如何开展基于质谱的空间蛋白组学研究？

空间蛋白组学（spatial proteomics）作为一门新兴技术，结合了质谱蛋白组学的定量能力与组织空间信息的保留能力，正在重新定义我们对组织异质性、细胞-微环境相互作用以及疾病空间进程的认知方式。空间蛋白组学不再局限于提取-分析的线性思维，而是追求原位表达-局部分布-空间关联的三维理解。这对于揭示肿瘤免疫逃逸、脑区功能分区、器官发育过程等高度空间依赖的生物现象具有重要价值。如何科学、高效地开展基于质谱的空间蛋白组学研究？需要在样本制备、微区分离、质谱分析与空间可视化等多个环节实现技术协同与数据整合。

一、空间蛋白组学的价值与挑战

1、为什么空间蛋白组学至关重要？

（1）揭示组织空间异质性：不同区域的细胞类型、功能状态、信号通路存在显著差异；

（2）解析疾病空间机制：如肿瘤边界区域与核心区域在免疫逃逸、代谢状态上显著不同；

（3）空间靶点发现：为组织特异性药物开发、生物标志物验证提供数据支持；

（4）支持多组学空间整合：可与空间转录组、空间代谢组联动，构建空间多维组学网络。

2、面临的技术挑战包括：

• 样本微区蛋白含量极低，需高灵敏度仪器及高效提取策略；

• 空间定位依赖图像jīngquè配准，需组织染色或辅助标记；

• 微区切割通量低、操作复杂；

• 数据整合难度高，需生物信息团队协同参与。

二、基于质谱的空间蛋白组学研究流程详解

1、组织样本准备

采用FFPE或冰冻组织切片，厚度建议控制在5–10 µm。根据研究需求，可进行H&E染色或免疫染色，以辅助后续空间区域识别。组织切片需附着于膜载玻片（金膜或PEN膜）以满足激光切割要求。

2、空间区域选择与微区分离

目前主流的空间蛋白组学质谱策略可分为以下三类：

（1）激光显微切割（LCM）+质谱分析

• jīngzhǔn选取感兴趣区域（如肿瘤浸润边界、特定脑区）

• 适合研究微区功能差异、异质性

• 缺点是通量低、样本处理要求高

（2）成像质谱（MALDI-IMS）

• 直接在组织切片上进行点对点质谱扫描

• 空间分辨率高，可达10–50 µm

• 更适合蛋白分布成像，但深度鉴定有限

（3）微区打孔 + TMT标签 + LC-MS/MS

• 将多个组织微区打孔后分别进行TMT标记

• 利于多样本对比、提高通量

• 空间分辨率相对较低，但适用于宏观组织层面的空间差异分析

3、蛋白提取与酶解

对于微区样本，可采用SP3磁珠法或S-Trap小体积裂解体系，提高回收率并减少损耗。需要特别注意：

（1）去除石蜡/抗原修复流程的优化

（2）控制消化时间，避免过度或不足

（3）上样前建议进行脱盐、浓缩处理，提升质谱兼容性

4、质谱分析策略

（1）推荐平台：Orbitrap Exploris、timsTOF、QE HF-X等高分辨质谱

（2）数据采集模式：DIA（数据独立采集）适合全面定量，DDA适合蛋白谱建立

（3）分离系统：使用nanoLC系统提升微量蛋白检测灵敏度和分离度

5、数据分析与空间可视化

（1）使用MaxQuant、Spectronaut等软件进行蛋白定量

（2）将蛋白丰度值映射回原始组织图像

（3）进行空间热图构建、差异区域识别、GO/KEGG通路富集分析

（4）可进一步进行空间聚类分析、亚型标注、空间转录组联合分析

三、如何选择空间蛋白组学的技术路径？

根据研究需求、样本类型和实验资源，空间蛋白组学的技术路径选择需平衡空间分辨率、数据深度与操作复杂度：

• 如果您需要jīngzhǔn分析肿瘤边缘、神经细胞簇等微区差异，LCM+质谱是shǒuxuǎn；

• 如果您追求在整个组织切片中原位观察蛋白分布，MALDI-IMS成像质谱更为适合；

• 如果您希望在一定空间精度下实现多样本高通量比较，TMT打孔标记策略将兼顾分辨率与通量。

空间蛋白组学正在成为后组学时代的重要突破口。在质谱技术飞速发展的推动下，我们不仅可以知道蛋白“有多少”，更能知道它“在哪里”“与谁互动”“如何调控”。对于关注细胞微环境、肿瘤异质性、组织功能分区的研究者而言，空间蛋白组学不仅是技术升级，更是研究范式的进化。百泰派克生物科技将持续以高灵敏质谱平台和zhuānyè数据分析能力，为您的空间蛋白组学项目保驾护航。让我们一起，让蛋白的空间表达讲述更加真实、立体的生命故事。

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百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.zhuānyè生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，zuì后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标进行表征，百泰派克生物科技可做到检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从zuì小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等zhuānyè服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，zhuānyè提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!

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