空间蛋白组学(Spatial Proteomics)是生命科学领域的前沿热点之一,其目标是在组织或细胞微环境中解析蛋白质的空间分布及其动态变化。为了实现这一目标,数据采集技术必须兼具高空间分辨率、蛋白检测通量和定量准确性。目前,主流的空间蛋白组学数据采集技术大致可以分为两大类:基于成像的技术与基于质谱的技术,它们各有优势,适用于不同的研究场景。
一、基于成像的空间蛋白组学技术
这类技术通常通过抗体、探针等手段对蛋白进行标记,借助成像设备进行空间定位和定量。
1、CODEX(CO-Detection by Indexing)
原理:采用抗体标签编码策略,通过多轮荧光成像检测上百种蛋白。
优势:高通量(可检测50+蛋白)、空间分辨率高(细胞级),适用于组织切片。
局限:依赖高质量抗体,通量受限于光学系统和轮次识别效率。
2、MIBI(Multiplexed Ion Beam Imaging)
原理:使用金属标记抗体,通过二次离子质谱(SIMS)成像检测蛋白分布。
优势:蛋白标记种类多(可检测40+)、无荧光串扰、背景低。
局限:仪器昂贵、成像速度较慢,适合高分辨率需求的组织病理研究。
3、Imaging Mass Cytometry(IMC)
原理:结合CyTOF和激光消融,将金属标记抗体的空间信号转化为质谱信号。
优势:通量高、抗体串扰低、适合病理组织空间蛋白谱绘制。
应用场景:肿瘤微环境、免疫细胞浸润等空间研究。
二、基于质谱的空间蛋白组学技术
这类方法通过原位消化和激光微切或空间编码等方式,将组织样本按空间位置信息进行分区,结合质谱分析获取蛋白组数据。
1、LCM-MS(Laser Capture Microdissection + MS)
原理:使用激光微切系统将组织中特定区域切割下来,进行蛋白提取和质谱分析。
优势:空间解析度高(可达单细胞)、蛋白鉴定深度高。
挑战:样本制备繁琐,操作复杂,适合针对特定微区深入研究。
2、MALDI Imaging(基质辅助激光解析电离成像)
原理:将样本上涂布基质后进行逐点激光扫描,结合TOF质谱分析蛋白分布。
优势:无需抗体标记,空间分辨率高(~10μm),蛋白与代谢物均可检测。
不足:蛋白种类受限,主要用于质谱成像展示而非深度鉴定。
3、SCoPE2(Single-Cell Proteomics by Mass Spectrometry)
原理:结合TMT标记、纳升级LC-MS/MS等手段,实现单细胞级别的蛋白组分析。
优势:高灵敏度、定量准确,适用于单细胞空间定位后分析。
局限:仍需结合空间定位手段,如显微定位或空间条码。
三、融合技术的趋势:空间蛋白组学 × 多组学整合
目前,空间蛋白组学正逐渐向空间多组学方向拓展,与空间转录组、代谢组技术相结合,例如:
Visium + 质谱:10x Genomics Visium用于空间RNA定位,后续区域蛋白质分析结合LC-MS。
DSP(Digital Spatial Profiling):NanoString平台,可实现蛋白和RNA的空间共定位检测。
四、百泰派克生物科技在空间蛋白组学中的技术优势
在百泰派克生物科技,我们结合先进的激光微切系统(LCM)与高分辨质谱平台(如Orbitrap Exploris系列),构建了适用于FFPE和新鲜组织切片的空间蛋白组分析流程。并通过:
优化低样本量蛋白提取策略
建立高灵敏度LC-MS/MS方法
提供个性化抗体筛选与标记服务(用于标记引导的空间区域采集)
使得客户在空间研究中既可获得高空间分辨率,又能实现深度蛋白组定量,适用于肿瘤微环境、组织异质性、神经发育等研究方向。
五、不同研究需求对应不同技术路径
| 技术名称 | 分辨率 | 检测通量 | 是否需抗体 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| CODEX | 单细胞级 | 高 | 是 | 组织切片、免疫研究 |
| IMC | 单细胞级 | 高 | 是 | 肿瘤微环境、免疫浸润 |
| LCM-MS | 微区/单细胞 | 中-高 | 否 | 病理区域分析 |
| MALDI | 10~50μm | 中 | 否 | 药物分布、代谢分析 |
| SCoPE2 | 单细胞 | 高 | 否 | 单细胞研究 |
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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。
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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。
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| 成立日期 | 2015年12月23日 | ||
| 法定代表人 | 王素芹 | ||
| 注册资本 | 100 | ||
| 主营产品 | 蛋白组学,从头测序,生物制药分析,代谢组学 | ||
| 经营范围 | 技术开发、技术推广、技术转让、技术咨询、技术服务;货物进出口、技术进出口、代理进出口;销售机械设备、化工产品(不含危险化学品)。(依法须经批准的项目,经相关部门批准后依批准的内容开展经营活动。 | ||
| 公司简介 | 百泰派克生物科技--生物制品表征,多组学生物质谱检测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专业服务。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 ... | ||