空間組學(xué)揭示腫瘤微環(huán)境空間結(jié)構(gòu)（doi: 10.1002/ctm2.696）
 

10月18日，由上海中科新生命生物科技有限公司舉辦的“深度空間代謝組-打開(kāi)腫瘤生態(tài)學(xué)研究之窗”線上研討會(huì)圓滿結(jié)束。本次線上峰會(huì)由中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院趙超副研究員、布魯克質(zhì)譜成像應(yīng)用主管李鵬飛博士和中科新生命代謝線產(chǎn)品經(jīng)理周曉青為我們帶來(lái)了精彩的報(bào)告，聚焦質(zhì)譜成像技術(shù)以及以質(zhì)譜成像技術(shù)為基礎(chǔ)的空間代謝組學(xué)在腫瘤方向的應(yīng)用及相關(guān)解決方案，吸引了眾多領(lǐng)域內(nèi)專(zhuān)家及學(xué)者一同探討腫瘤生態(tài)學(xué)研究。現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議討論熱鬧非凡，下面小編就討論熱點(diǎn)問(wèn)題做部分解答，也歡迎各位老師聯(lián)系我們做進(jìn)一步的咨詢(xún)。

#01

會(huì)議部分問(wèn)題解答

Q1

空間代謝組學(xué)和傳統(tǒng)代謝組學(xué)在腫瘤方向研究中有什么區(qū)別？

答：傳統(tǒng)代謝組學(xué)研究異質(zhì)性的方法是將腫瘤組織進(jìn)行切割，分為癌組織、近/遠(yuǎn)端癌旁組織、正常組織后，再進(jìn)行均漿代謝組分析。傳統(tǒng)代謝組技術(shù)的局限性主要包括：1.對(duì)固體組織做整體勻漿，導(dǎo)致了分子空間位置信息的丟失；2.檢測(cè)到某些分子的含量升高或降低，會(huì)被誤認(rèn)為是整體濃度的變化；3.整體勻漿會(huì)導(dǎo)致低豐度的分子被”稀釋“而低于儀器的檢測(cè)限。而空間代謝組從分子層面出發(fā)，可以客觀反應(yīng)組織異質(zhì)。另一個(gè)方面，勻漿代謝組無(wú)法在單細(xì)胞/亞細(xì)胞水平分析代謝擾動(dòng)。

Q2

臨床腫瘤樣本做深度空間代謝組學(xué)檢測(cè)需要怎么收集呢？

答：如果有條件跟進(jìn)手術(shù)時(shí)盡可能獲得新鮮的樣本，按照標(biāo)準(zhǔn)流程收集樣本即可（可聯(lián)系我們獲取）；如果沒(méi)有條件，可以制備石蠟標(biāo)本，但是樣本處理過(guò)程中比如脫水及固定的過(guò)程中代謝物伴隨各類(lèi)溶劑大量流失，空間分布發(fā)生變化，導(dǎo)致最終檢測(cè)效果無(wú)法真實(shí)反應(yīng)表型，所以不推薦使用。如果想盡可能檢測(cè)較多的分子信息，建議使用新鮮組織樣本進(jìn)行深度空間代謝組學(xué)分析。也可以直接提供制備好的切片（10~20 μm），開(kāi)展項(xiàng)目前請(qǐng)與我們聯(lián)系獲取bruker MALDI 2專(zhuān)用導(dǎo)電載玻片，建議切片總大小不超過(guò)20mm*60mm。

Q3

腫瘤的HE切片可以直接進(jìn)行深度空間代謝組學(xué)檢測(cè)嗎？

答：不建議，HE切片會(huì)對(duì)質(zhì)譜檢測(cè)有影響，一般選擇鄰片做深度空間代謝組學(xué)檢測(cè)。文獻(xiàn)里也有報(bào)道使用同張切片完成HE染色和空間代謝組學(xué)檢測(cè)，先將切片進(jìn)行空間代謝組學(xué)檢測(cè)，然后洗去表面基質(zhì)，再進(jìn)行HE染色。如果是使用MALDI-2檢測(cè)，由于對(duì)切片進(jìn)行深度檢測(cè)，不建議再使用同片進(jìn)行HE染色。

Q4

想問(wèn)一下，如何實(shí)現(xiàn)腫瘤亞細(xì)胞群代謝物表達(dá)的分析？

答：一方面可以通過(guò)提高分辨率，比如使用5um進(jìn)行亞細(xì)胞群代謝物表達(dá)的分析；另一方面可以先進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序分析，挑選關(guān)注的細(xì)胞亞群，再結(jié)合免疫熒光成像+空間代謝組學(xué)原位實(shí)現(xiàn)亞細(xì)胞群代謝物表達(dá)的分析，驗(yàn)證細(xì)胞功能。

Q5

腫瘤樣本做深度空間代謝組學(xué)檢測(cè)一般建議重復(fù)數(shù)是多少？

答：深度空間代謝組學(xué)數(shù)據(jù)本質(zhì)上是區(qū)域中的像素點(diǎn)間的分析，不受樣本重復(fù)數(shù)影響，但是應(yīng)該確保分析結(jié)果有普遍性、可靠性，所以還是需要設(shè)計(jì)生物學(xué)重復(fù)。一般建議常規(guī)動(dòng)物模型生物學(xué)重復(fù)數(shù)n ≥3以上，臨床樣本/大型動(dòng)物建議生物學(xué)重復(fù)數(shù)n ≥5以上。

Q6

腫瘤樣本做深度空間代謝組一般怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/strong>
 

答：方案一：腫瘤區(qū)域內(nèi)異質(zhì)性研究：腫瘤區(qū)域通常比較明顯，分析異質(zhì)性區(qū)域不用設(shè)計(jì)疾病和正常對(duì)照組，確保實(shí)驗(yàn)切片上有病灶和正常組織即可開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。
 

方案二：不同腫瘤亞型、藥物處理、對(duì)照組之間比較分析研究：腫瘤樣本可根據(jù)腫瘤分型或者分級(jí)進(jìn)行分組，對(duì)照組可以選擇健康人群組織樣本或者腫瘤鄰近的正常組織，藥物處理可根據(jù)研究需求選擇不同藥物種類(lèi)、藥劑量、處理時(shí)間等進(jìn)行分組，開(kāi)展深度空間代謝組學(xué)研究。
 

方案三：代謝物立體分布信息相關(guān)研究：選擇整個(gè)腫瘤組織做連續(xù)切片，然后通過(guò)成像軟件展示代謝物的3D空間分布信息。

*參考文獻(xiàn)：doi: 10.1158/0008-5472.CAN-19-0638

 

#02

空間代謝組在腫瘤研究中的案例分享

 

1

空間代謝組助力腫瘤異質(zhì)性和微環(huán)境研究

文章題目：Localized Metabolomic Gradients in Patient-Derived Xenograft Models of Glioblastoma

發(fā)表期刊：Cancer research

影響因子：13.312

發(fā)表日期：2020.3

組學(xué)技術(shù)：空間代謝組、轉(zhuǎn)錄組

總結(jié)：研究者通過(guò)空間代謝組學(xué)對(duì)腫瘤微環(huán)境進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤內(nèi)部和邊緣擁有兩種不同的代謝模式，并進(jìn)一步對(duì)相關(guān)代謝物、血管系統(tǒng)、藥物在腫瘤內(nèi)外部的空間分布進(jìn)行了展示。

解讀鏈接：Cancer Res（IF 12.7）| 空間代謝組學(xué)揭示膠質(zhì)母細(xì)胞瘤局部代謝梯度

 

2

空間代謝組學(xué)助力調(diào)控機(jī)制探索研究

文章題目：A non-dividing cell population with high pyruvate dehydrogenase kinase activity regulates metabolic heterogeneity and tumorigenesis in the intestine

發(fā)表期刊：Nat Commun

影響因子：17.694

發(fā)表日期：2022.3

組學(xué)技術(shù)：空間代謝組、單細(xì)胞測(cè)序

總結(jié)：通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序?qū)ふ夷繕?biāo)亞群，發(fā)現(xiàn)具有高PDK活性的細(xì)胞亞群與腫瘤發(fā)生關(guān)系密切，結(jié)合免疫熒光成像和空間代謝組學(xué)技術(shù)原位驗(yàn)證PDK活性細(xì)胞亞群的代謝重編程特征。

 

3

空間代謝組助力腫瘤診斷

文章題目：Molecular Characterization of Prostate Cancer with Associated Gleason Score Using Mass Spectrometry Imaging

發(fā)表期刊：Molecular Cancer Research

影響因子：6.333

發(fā)表日期：2019.5

組學(xué)技術(shù)：空間代謝組

總結(jié)：通過(guò)空間代謝組學(xué)識(shí)別和定位不同GS評(píng)分等級(jí)的前列腺腫瘤樣本中的代謝物，發(fā)現(xiàn)了與GS評(píng)分存在關(guān)聯(lián)的代謝物并可以對(duì)常規(guī)難以判斷的樣本加以區(qū)分。

解讀鏈接：深度空間代謝組 | 分子病理：空間代謝組學(xué)助力腫瘤診斷

 

#3

深度空間代謝組產(chǎn)品特色

 

“高分辨率空間代謝組學(xué)”最佳解決方案

優(yōu)質(zhì)平臺(tái)：TIMS-TOF FLEX MALDI 2是Bruker目前最新和性能最好的質(zhì)譜成像平臺(tái)，中科新生命是國(guó)內(nèi)首家對(duì)外開(kāi)展服務(wù)的第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)；

高分辨率：Smartbeam3D激光控制器，最高實(shí)現(xiàn)5μm亞細(xì)胞水平；

更廣的檢測(cè)范圍和通量：MALDI 2離子源通過(guò)兩束激光激發(fā)，可以分析傳統(tǒng)空間代謝無(wú)法分析的代謝物及藥物類(lèi)型，以及提升低豐度代謝物信號(hào)強(qiáng)度。

 

中科新生命深度空間代謝組學(xué)整體解決方案

提供從切片、基質(zhì)噴涂、上機(jī)和數(shù)據(jù)分析的整體服務(wù)解決方案；

可根據(jù)客戶需求提供不同分析方案。
 

 

#4

深度空間代謝組項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)部分展示

目前我司已儲(chǔ)備多種樣本類(lèi)型項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，部分類(lèi)型展示如下：