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空間蛋白組
細(xì)胞異質(zhì)性（heterogeneity）是一個(gè)普遍存在的生物學(xué)現(xiàn)象，即使看起來相同的細(xì)胞，也可能存在顯著異質(zhì)性。同時(shí)細(xì)胞間對(duì)應(yīng)的空間背景信息，對(duì)于充分了解細(xì)胞功能、細(xì)胞間相互作用以及細(xì)胞異質(zhì)性也是至關(guān)重要的。常規(guī)研究從整個(gè)組織或數(shù)百萬細(xì)胞入手，得到的是一群細(xì)胞中信號(hào)的平均值，且缺少細(xì)胞的空間信息，難以滿足對(duì)生命功能深入探究的需要?？臻g蛋白質(zhì)組可以精細(xì)獲得組織內(nèi)不同細(xì)胞和功能區(qū)域的蛋白表達(dá)譜，通過將空間與細(xì)胞類型信息與蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，從而深入了解組織空間微環(huán)境并發(fā)現(xiàn)更精準(zhǔn)的生物標(biāo)志物和新的功能機(jī)制。
目前空間蛋白質(zhì)組的研究手段包括基于抗體識(shí)別的多路組織成像技術(shù)、基于手術(shù)刀解剖的區(qū)域分辨率蛋白質(zhì)組學(xué)和基于激光顯微切割（LCM）的空間蛋白質(zhì)組學(xué)?；?LCM 的空間蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)表現(xiàn)為較好的空間分辨率和蛋白覆蓋度，通過高精度 LCM 切取感興趣的組織區(qū)域或細(xì)胞，經(jīng)過超微量樣本無損提取并酶切蛋白為肽段，進(jìn)而使用高靈敏度質(zhì)譜，對(duì)不同空間位置的不同細(xì)胞類型的蛋白質(zhì)表達(dá)進(jìn)行差異分析。
產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
- 蛋白鑒定深度高，0.05 mm2×10 μm 樣本鑒定數(shù)達(dá) 3,000+，0.01 mm2×10 μm 樣本鑒定數(shù)達(dá) 1,600+，0.002 mm2 ×10μm鑒定數(shù) 1,000 左右；
- 蛋白定量穩(wěn)定性高，基于 timsTOF Pro 的 4D 蛋白質(zhì)組分析，對(duì)微量樣本實(shí)現(xiàn)高精度、高深度、高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)組分析；
- 蛋白定量準(zhǔn)確性高，四張連續(xù)切片的四個(gè)重復(fù)之間相關(guān)性達(dá)到 0.99；
- 組織樣本到數(shù)據(jù)全流程服務(wù)；
- 蛋白組信息可對(duì)應(yīng)空間信息，有全掃能力；
- 有領(lǐng)域?qū)I(yè)文章背書；
- 華大整體在時(shí)空領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，時(shí)空轉(zhuǎn)錄組、時(shí)空蛋白轉(zhuǎn)錄組、空間代謝組等，覆蓋全流程空間組學(xué)。
產(chǎn)品應(yīng)用
- 腫瘤微環(huán)境異質(zhì)性研究
- 空間蛋白組圖譜研究
- 疾病生物標(biāo)志物研究
技術(shù)路線
使用高分辨率的質(zhì)譜儀對(duì)目標(biāo)樣品進(jìn)行分析，根據(jù)一級(jí)質(zhì)譜相關(guān)的肽段峰強(qiáng)度、峰面積、液相色譜保留時(shí)間等信息進(jìn)行定量分析。進(jìn)而篩選和尋找任何因素引起的樣本之間的差異表達(dá)蛋白。
信息分析流程
案例一、胃印戒細(xì)胞癌空間蛋白組學(xué)研究（項(xiàng)目文章）[1]
實(shí)驗(yàn)背景：
胃印戒細(xì)胞癌 (SRCC) 是世界衛(wèi)生組織 (WHO) 定義的胃癌的組織學(xué)亞型，主要或完全由印戒細(xì)胞組成，其特征是中央可見透明的胞漿粘蛋白球狀液滴，細(xì)胞核偏心性放置。與全球胃癌發(fā)病率呈下降趨勢(shì)相反，SRCC 發(fā)病率持續(xù)上升。與 SRCC 相關(guān)的病理和藥理學(xué)的分子特征在胃癌研究的前沿領(lǐng)域具有很高的吸引力。SRCC 不僅在組織學(xué)上有其特殊性，而且在臨床病理特征上也與其他亞型胃癌不同，SRCC 與腺癌 (ACs) 相比在多方面具有明顯的特異性。由于缺乏對(duì)這種疾病的系統(tǒng)分子概述導(dǎo)致其臨床實(shí)踐進(jìn)展緩慢。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
從 2,500 例病例中嚴(yán)格篩選 48 例胃癌組織，包括 14 例 SRCC、17 例 PDA C和 17 例 WMDAC，并在組織學(xué)檢查的基礎(chǔ)上對(duì)病例進(jìn)行全面評(píng)估。使用LCM將腫瘤和鄰近組織很好地分離，采用 DIA 蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì) SRCC、PDAC 和 WMDAC 的胃組織的蛋白質(zhì)組進(jìn)行了大規(guī)模的定量分析。
圖1 實(shí)驗(yàn)流程
主要結(jié)果：
嚴(yán)格篩選 48 例腫瘤及癌旁組織，包括 14 例 SRCC、17 例 PDAC 和 17 例 WMDAC。由于腫瘤細(xì)胞在切除的腫瘤組織中分布不均勻，為了獲得腫瘤細(xì)胞含量高的組織，采用LCM采集瘤內(nèi)異質(zhì)性低的組織進(jìn)行蛋白提取。通過 DIA 蛋白質(zhì)組學(xué)分析，鑒定到6,195個(gè)蛋白質(zhì)，每個(gè)樣本平均包含 4,835 個(gè)蛋白質(zhì)。
對(duì) 6,000 多個(gè)蛋白質(zhì)的定量分析，單變量分析和通路富集分析發(fā)現(xiàn) SRCC 和 ACs 之間的一些蛋白質(zhì)和途徑存在差異。首次發(fā)現(xiàn)了 SRCC 組織中大量補(bǔ)體級(jí)聯(lián)通路中的蛋白質(zhì)高度敏感，同時(shí)大多數(shù)補(bǔ)體相關(guān)蛋白在 SRCC 中顯著上調(diào)，而在 ACs 中則沒有。
基于蛋白質(zhì)組學(xué)分析結(jié)果，提出了一種假說，即 SRCC 微環(huán)境中浸潤(rùn)誘發(fā)補(bǔ)體級(jí)聯(lián)，SRCC 細(xì)胞通過分泌內(nèi)源性負(fù)調(diào)節(jié)因子而在補(bǔ)體細(xì)胞毒性中存活。通過上調(diào)補(bǔ)體負(fù)調(diào)控因子來逃避補(bǔ)體誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡是 SRCC 的一個(gè)顯著特征，而靶向 CRPs 可能是抑制 SRCC 的有效途徑。
圖2 假定的補(bǔ)體調(diào)控機(jī)制
案例二、結(jié)直腸癌空間蛋白組研究（項(xiàng)目文章）[2]
實(shí)驗(yàn)背景：
結(jié)直腸癌是全球發(fā)病率和致死率排名第三的常見癌癥。結(jié)直腸腫瘤組織（Bulk）由癌變的上皮組織細(xì)胞（Epithelium）和其周圍的間質(zhì)（Stroma）構(gòu)成，間質(zhì)細(xì)胞群（Stroma）即腫瘤微環(huán)境為腫瘤發(fā)生提供了必要的外在環(huán)境。在結(jié)直腸癌的分子分型中，間質(zhì)細(xì)胞高度浸潤(rùn)的亞型存在較差的預(yù)后。結(jié)直腸癌的發(fā)生經(jīng)歷了正常上皮細(xì)胞-腺瘤-腺癌（N-A-C）的發(fā)展過程，并伴隨一系列基因突變。在 N-A-C 的時(shí)序模型中，其對(duì)應(yīng)的腫瘤微環(huán)境也在變化，影響著腫瘤的發(fā)生，但相關(guān)機(jī)制研究較少。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
本研究利用 LCM 技術(shù)和 DIA 定量蛋白質(zhì)組學(xué)方法研究結(jié)直腸癌間質(zhì)的蛋白質(zhì)表達(dá)譜，探究間質(zhì)在結(jié)直腸癌發(fā)展的時(shí)序變化中的蛋白質(zhì)組表達(dá)譜特征。
收集癌旁、腺瘤和腺癌三種類型組織樣品，采用 LCM 技術(shù)對(duì) Epithelium 和 Stroma 進(jìn)行切分收集，同時(shí)收集 Bulk 樣品，采用 DIA 蛋白定量技術(shù)對(duì)三種樣品類型進(jìn)行檢測(cè)。最后，結(jié)合之前結(jié)直腸癌研究與序貫?zāi)Ｐ蛯?duì) Stroma 進(jìn)行分析。
主要結(jié)果：
通過對(duì) LCM&DIA 的空間蛋白質(zhì)組技術(shù)，可以很好地對(duì) Stroma 和 Epithelium 樣本進(jìn)行分離研究，其區(qū)域的分子特征符合區(qū)域的功能特征；
通過對(duì)Stroma樣本不同時(shí)期蛋白質(zhì)組分析，發(fā)現(xiàn)與結(jié)直腸癌細(xì)胞的逐漸改變不同，微環(huán)境的改變主要發(fā)生在癌旁-腺瘤時(shí)期，而在腺瘤-腺癌中基本不發(fā)生改變；
腺瘤/腺癌微環(huán)境的主要特征是高度的免疫T細(xì)胞浸潤(rùn)，免疫相關(guān)功能的顯著激活。
圖3 結(jié)直腸癌空間蛋白組部分結(jié)果
參考文獻(xiàn)：
[1] Proteomic Profiling of Gastric Signet Ring Cell Carcinoma Tissues Reveals Characteristic Changes of the Complement Cascade Pathway. Mol Cell Proteomics. 2021.
[2] The Comparable Microenvironment Shared by Colorectal Adenoma and Carcinoma: An Evidence of Stromal Proteomics. Front Oncol. 2022.
結(jié)果展示
圖1 空間區(qū)域及蛋白鑒定數(shù)分布圖
*低鑒定數(shù)標(biāo)記為綠色，高鑒定數(shù)標(biāo)記為黃色
其他蛋白鑒定、蛋白定量、功能注釋等結(jié)果展示請(qǐng)參考DIA蛋白定量分析。
可接受新鮮組織、石蠟組織樣本塊、石蠟切片、OCT組織樣本塊、冰凍切片等多種樣本類型。
表1 樣品送樣要求
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切片位置 |
切片厚度及面積要求 |
切片數(shù)量 |
運(yùn)輸條件 |
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新鮮組織樣本 |
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放置在2ml樣本管或離心管中，干冰寄送 |
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石蠟組織樣本塊 |
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石蠟有保護(hù)作用，常溫運(yùn)輸即可 |
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石蠟切片 |
切片中的組織區(qū)域應(yīng)在金屬薄片的膜區(qū)域內(nèi)，如果樣本太大，需盡量保證感興趣區(qū)域在金屬膜內(nèi) |
6~10μm |
≥3 |
不染色可常溫，染色后需干冰運(yùn)輸 |
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OCT組織樣本塊 |
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干冰寄送 |
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冰凍切片 |
切片中的組織區(qū)域應(yīng)在金屬薄片的膜區(qū)域內(nèi)，如果樣本太大，需盡量保證感興趣區(qū)域在金屬膜內(nèi) |
8-10μm |
≥3 |
干冰運(yùn)輸 |
Q1：可以寄送新鮮組織樣本嗎？
A1：可以，但由于新鮮組織沒有OCT保護(hù)，容易造成樣本內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化；所以更建議提供OCT包埋后組織塊。若提供新鮮組織，需將其放置在2ml樣本管或者離心管中，干冰寄送。每天干冰消耗量約為3kg，需估算寄送時(shí)間和干冰量。
Q2：可以寄送石蠟組織塊嗎？
A2：可以，可接受新鮮組織、石蠟組織樣本塊、石蠟切片、OCT組織樣本塊、冰凍切片等多種樣本類型。
