什么是空间蛋白质组学？

空间蛋白质组学（Spatial Proteomics）结合了蛋白质组学与空间定位信息的前沿技术，旨在在组织、细胞甚至亚细胞层面上揭示蛋白质在空间上的分布、丰度和相互作用关系，空间蛋白质组学强调“蛋白质在哪里、与谁相互作用、在不同位置如何发挥功能”。在蛋白质组学中，研究者通常需要对样本进行匀浆处理，获取整体的蛋白质表达谱。这种“总体平均”的方式虽然适用于大规模筛查，但完全丢失了蛋白质在组织或细胞中“分布在哪里”的关键信息。而空间蛋白质组学正是为了解决这一问题而诞生。它突破了常规蛋白质组技术无法保留组织结构信息的局限，为深入理解生命过程、疾病机制和药物作用机制提供了空间维度的新视角。

一、为什么空间信息如此重要？

生命活动并不是在均匀环境中进行的。以下这些例子可以体现空间定位的重要性：

1、癌症微环境：肿瘤细胞与免疫细胞的相互作用通常发生在特定的空间位置，如肿瘤边缘或中心区域。

2、神经系统：神经递质受体和相关蛋白的分布具有明显的区域性。

3、药物靶点：同一蛋白在不同组织或亚细胞结构中的定位，可能导致完全不同的生物学功能。

二、空间蛋白质组学核心概念

空间蛋白质组学的目标是在组织结构或细胞环境的空间背景下理解蛋白质功能。这意味着研究者不仅识别蛋白质的种类和丰度，还要知道：

1、它们在细胞的哪个亚结构（细胞核、线粒体、细胞膜等）；

2、它们在组织切片中的空间位置；

3、不同空间区域的蛋白质表达差异。

三、空间蛋白质组学的技术路线

空间蛋白质组学结合了质谱分析与显微成像技术，常见方法包括：

1、基于质谱成像的空间分辨分析（MSI, Mass Spectrometry Imaging）

这是一种不需要标记的技术，利用质谱仪对组织切片进行扫描，获得蛋白质、代谢物或脂质的空间分布图。主要方式包括：

（1）MALDI-MSI（基质辅助激光解吸电离质谱成像）

（2）DESI-MSI（电喷雾解吸质谱成像）

LC-MS/MS 结合激光显微切割（LCM） 技术，可对特定组织区域的蛋白质进行分析。还有成像质谱，如 MALDI-IMS，可直接在组织切片上绘制蛋白质分布图。优势：可同时检测数百种分子，保留原始空间结构。缺点：空间分辨率有限（通常为10~50 µm），对低丰度蛋白不够敏感。

2、基于抗体的空间蛋白检测

免疫荧光成像（IF）、多重免疫组化（mIHC）、CODEX 等方法，采用多重抗体标记结合成像质谱、荧光、多光子技术等，实现蛋白空间分布的高通量检测，可以在细胞或组织水平上可视化蛋白表达：

（1）MIBI（Multiplexed Ion Beam Imaging）

（2）IMC（Imaging Mass Cytometry）

（3）CODEX（Co-detection by indexing）

优势：空间分辨率高（可达亚细胞级别），适用于免疫学和肿瘤研究。缺点：依赖抗体质量，靶标数量有限。

3、结合单细胞与空间信息

空间多组学（Spatial Multi-omics），可同时获取转录组与蛋白质的空间信息，推动精准医学研究。

四、空间蛋白质组学的应用前景

1、肿瘤微环境研究

了解免疫细胞在肿瘤组织中的空间分布，对评估免疫治疗反应具有重要意义。

2、神经科学研究

解析大脑组织中神经递质合成酶、受体等蛋白的空间模式，有助于揭示阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的机制。

3、药物作用机制探索

空间蛋白质组学可用于评估药物在组织内的靶向定位及其引发的局部蛋白表达变化，助力精准用药。

百泰派克生物科技空间蛋白质组学

百泰派克生物科技关注空间蛋白质组技术的快速发展，整合激光显微切割、超灵敏质谱平台（如Orbitrap Exploris 480）与优化的蛋白组样本处理流程，可为客户提供从组织采样到空间蛋白谱分析的一站式解决方案，特别适用于：

• 肿瘤组织分区蛋白分析

• 特定组织结构（如神经元、肾小球）精准蛋白质组检测

• 药物靶向验证与机制研究

在探索生命复杂性的道路上，空间信息的加入，让蛋白质组学不仅是“看到多少”，更是“看到在哪里”。百泰派克生物科技将继续紧跟技术前沿，助力每一位科研工作者在空间维度上发现更精准的生物学答案。

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