蛋白質(zhì)作為功能分子,在生命活動(dòng)中起到非常關(guān)鍵的作用。蛋白質(zhì)組學(xué)研究的目的是對(duì)整個(gè)組織或細(xì)胞蛋白質(zhì)組進(jìn)行全面的研究。然而,無(wú)論是大塊組織的蛋白質(zhì)組檢測(cè),亦或是質(zhì)譜流式等技術(shù),都只獲得了組織或細(xì)胞中的蛋白質(zhì)表達(dá)水平,而缺失了蛋白質(zhì)在組織中的空間表達(dá)分布信息。為此,空間蛋白質(zhì)組檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這類技術(shù)可以確認(rèn)蛋白質(zhì)在空間上特定區(qū)域的表達(dá)水平,從而更精準(zhǔn)地比較不同組織區(qū)域的蛋白表達(dá)差異和功能差異,使研究組織空間區(qū)域內(nèi)蛋白表達(dá)成為可能。
SBC提供了深度空間蛋白質(zhì)組技術(shù),可進(jìn)行高靈敏度的空間非靶向蛋白質(zhì)組檢測(cè)。該技術(shù)使用激光捕獲顯微切割技術(shù)(LCM)將組織切片(冷凍切片、FFPE)中的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行切割捕獲,然后提取蛋白質(zhì),用4D質(zhì)譜技術(shù)(timsTOF Pro)進(jìn)行蛋白質(zhì)組檢測(cè)。
● 為什么選擇深度空間蛋白質(zhì)組技術(shù)?
大多數(shù)空間蛋白質(zhì)組檢測(cè)技術(shù)都是利用抗體探針對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行靶向蛋白質(zhì)檢測(cè),因此需要研究者根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)預(yù)先決定要檢測(cè)的蛋白panel。然而,目前的蛋白質(zhì)檢測(cè)panel包含的蛋白質(zhì)數(shù)量較少,遠(yuǎn)低于蛋白質(zhì)組的實(shí)際復(fù)雜性。因此,需要一種能對(duì)空間組織的特定區(qū)域進(jìn)行非靶向蛋白質(zhì)組檢測(cè)的技術(shù)。SBC的深度空間蛋白質(zhì)組技術(shù)使用質(zhì)譜技術(shù)對(duì)蛋白質(zhì)組進(jìn)行檢測(cè),擺脫了抗體探針檢測(cè)技術(shù)在物種和檢測(cè)蛋白數(shù)量上的限制,是空間蛋白質(zhì)組研究的不二利器。
● 深度空間蛋白質(zhì)組技術(shù)介紹
> LCM技術(shù)
激光捕獲顯微切割(Laser capture microdissection,LCM),是在不破壞組織結(jié)構(gòu),保存要捕獲的細(xì)胞和其周圍組織形態(tài)完整的情況下,利用精確聚焦的激光,直接在冰凍或FFPE膜切片上進(jìn)行切割,從而獲得目的區(qū)域組織樣品,用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)及分析的技術(shù)。該技術(shù)提供了溫和,無(wú)污染且高效的樣品收集方法,包括在分離期間和分離后的任何步驟進(jìn)行全面的目視檢查。切割時(shí)可根據(jù)研究目的選擇任意的大小和靈活的形狀,是空間蛋白質(zhì)組研究精準(zhǔn)捕獲目標(biāo)區(qū)域的優(yōu)秀工具。

> timsTOF Pro技術(shù)
雖然LCM技術(shù)可以幫助我們精準(zhǔn)獲取目標(biāo)組織區(qū)域樣品,但這種樣品中蛋白質(zhì)含量普遍較低,因此需要使用高靈敏度和分辨率的質(zhì)譜儀器進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)。引入雙TIMS/PASEF® (Parallel Accumulation - SErial Fragmentation平行累積串行碎裂)分離技術(shù)的timsTOFᅠPro平臺(tái)使得蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)入了4D蛋白質(zhì)組學(xué)新時(shí)代。傳統(tǒng)的3D分離技術(shù)包括保留時(shí)間(retentionᅠtime)、質(zhì)荷比(m/z)、離子強(qiáng)度(intensity),4D分離技術(shù)增加了第四個(gè)維度⸺離子淌度(mobility),進(jìn)而大幅度地提高了掃描速度和檢測(cè)靈敏度,大幅提升蛋白鑒定的數(shù)量和覆蓋率。

深度空間蛋白質(zhì)組服務(wù)首先會(huì)對(duì)包埋塊或切片進(jìn)行HE染色,確認(rèn)形態(tài)學(xué)特征。隨后,利用LCM技術(shù),在相鄰的連續(xù)切片上進(jìn)行ROI切割、收集和合并,并提取其中的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)在酶解后使用timsTOFᅠPro進(jìn)行蛋白質(zhì)組檢測(cè)。為了更好地發(fā)揮4D質(zhì)譜儀的微量檢測(cè)優(yōu)勢(shì),SBC采用了DIA數(shù)據(jù)采集模式,增強(qiáng)對(duì)中低豐度蛋白質(zhì)的檢測(cè)能力。最后,SBC將對(duì)質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析,剖析數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的空間生物學(xué)意義。
● 技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1、LCM技術(shù)不會(huì)破壞組織結(jié)構(gòu),保證切割后組織形態(tài)完整;
2、LCM技術(shù)切割時(shí)不會(huì)引入外源污染,對(duì)細(xì)胞溫和,避免降解;
3、LCM技術(shù)可靈活切割任意形狀和大小的目標(biāo)區(qū)域,精準(zhǔn)高效;
4、timsTOF Pro利用離子淌度在時(shí)間和空間進(jìn)行聚焦,使靈敏度提高了20倍,對(duì)微量組織樣品(如LCM切割獲得的組織切片)適應(yīng)性好;
5、timsTOF Pro通過(guò)離子淌度維度的加入使峰容量增加了10倍,能鑒定到更多的蛋白;
6、timsTOF Pro在任何速度下均能保持高分辨率和穩(wěn)定的性能;
7、利用液質(zhì)技術(shù)進(jìn)行空間蛋白質(zhì)組非靶向檢測(cè),可無(wú)偏分析目標(biāo)區(qū)域的蛋白質(zhì)組成。
● 應(yīng)用方向
1、鑒定不同表型區(qū)域的差異蛋白及生物學(xué)功能,探索關(guān)鍵靶點(diǎn)和機(jī)制
2、篩選疾病診斷及預(yù)后的空間蛋白質(zhì)標(biāo)志物
3、繪制組織器官的空間蛋白質(zhì)組圖譜
4、與空間轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析,從空間水平進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的多組學(xué)研究
● 樣本類型
1、FFPE石蠟塊或FFPE切片(膜切片)
2、OCT包埋塊或OCT切片(膜切片)
3、通過(guò)LCM收集到的微量組織樣品
● 部分樣本數(shù)據(jù)結(jié)果
SBC深度空間蛋白質(zhì)組檢測(cè)結(jié)果展示如下:
由表中結(jié)果可以看出,在小于1mm2的切片組織區(qū)域中,依賴timsTOFPro強(qiáng)大的微量蛋白檢測(cè)能力,能夠檢測(cè)到數(shù)千個(gè)蛋白質(zhì)。更小的區(qū)域我們也同樣具有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。
● 深度空間蛋白質(zhì)組+GeoMx DSP:精準(zhǔn)聚焦目標(biāo)區(qū)域的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組一站式解決方案
空間組學(xué)研究日新月異,由于單一組學(xué)能獲得的信息具有片面性,不能滿足科研工作者們想要獲得組織中全面分子生物學(xué)信息的需求,空間多組學(xué)聯(lián)合研究開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。在這里,SBC提供了空間轉(zhuǎn)錄組+空間蛋白質(zhì)組全鏈條技術(shù)服務(wù)。
首先,利用GeoMx DSP空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)和深度空間蛋白質(zhì)組技術(shù)獲得空間轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的表達(dá)譜,這兩種技術(shù)聯(lián)合使用有2個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1. 兩種技術(shù)都需要在組織切片上選擇感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),因此可以從連續(xù)切片中選擇垂直方向上相同的ROI檢測(cè)轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組,保證了檢測(cè)區(qū)域的一致性;
2. GeoMx DSP的WTA檢測(cè)panel幾乎包含了所有的蛋白編碼基因,與深度空間蛋白質(zhì)組的非靶向蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)聯(lián)合分析,能夠無(wú)偏向性地獲得編碼基因轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組表達(dá)信息。

其次,在兩種組學(xué)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析過(guò)程中,得益于兩種組學(xué)數(shù)據(jù)的無(wú)偏向性,我們可以分析:
1. 分析基因在mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)相關(guān)性,并篩選相關(guān)性較高的基因作為關(guān)鍵靶點(diǎn);
2. 整合轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的功能富集分析結(jié)果,確認(rèn)表型形成過(guò)程中的關(guān)鍵信號(hào)通路;
3. 兩種組學(xué)聯(lián)合可更全面地篩選診斷、分型、預(yù)后生物標(biāo)志物;
4. 分析轉(zhuǎn)錄因子(蛋白質(zhì))⸺靶基因(mRNA)調(diào)控網(wǎng)絡(luò),鑒定重要調(diào)控因子。
最后,利用靶向驗(yàn)證技術(shù),如IHC、IF、mIF技術(shù),在組織切片中對(duì)鑒定到的關(guān)鍵基因表達(dá)水平進(jìn)行原位靶向驗(yàn)證,使結(jié)果論述更加完整。
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上海生物芯片有限公司成立于2001年8月,公司由上?萍紕(chuàng)業(yè)投資(集團(tuán))有限公司、上海張江(集團(tuán))有限公司、中科院上海有關(guān)院所、上海交通大學(xué)等在上海的國(guó)內(nèi)知名大學(xué)、研究所、醫(yī)院和企業(yè)共同組建而成,經(jīng)國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)批準(zhǔn)公司建設(shè)和運(yùn)行“生物芯片上海國(guó)家工程研究中心”,是我國(guó)生物醫(yī)藥領(lǐng)域規(guī)模最大的生物技術(shù)國(guó)家工程研究中心之一,是全國(guó)生物樣本標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(TC559)、中國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會(huì)組織生物樣本庫(kù)分會(huì)(BBCMBA)與中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)腫瘤樣本整合研究分會(huì)的秘書處與主任委員單位。
通過(guò)二十余年的建設(shè)和發(fā)展,公司(中心)確立了以生物樣本庫(kù)、基因芯片、高通量測(cè)序、蛋白芯片、組織芯片、數(shù)字化病理、分子病理與生物信息學(xué)為核心平臺(tái)的技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)體系,以分子醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)和分子診斷產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)為核心競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)化體系,形成科研和藥物研發(fā)技術(shù)服務(wù)、分子診斷產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)銷售和分子醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)三大主營(yíng)業(yè)務(wù),公司(中心)具備科研及公共技術(shù)平臺(tái)服務(wù)優(yōu)勢(shì)、成熟的科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)能力、國(guó)家工程研究中心品牌影響力等強(qiáng)大的自身資源及優(yōu)勢(shì)。