空间蛋白组学技术在生命科学领域和生物医学领域具有非常广泛的应用，基于空间蛋白组学研究，可以分析肿瘤微环境中蛋白质的空间分布和相互作用，从而揭示肿瘤发生发展、转移及耐药的分子机制，可以鉴定组织样本中的生物标志物，为疾病诊断、预后和治疗提供理论支撑，可以更深入地了解蛋白质的功能、相互作用以及在生物过程中的作用，为生命科学研究和医学应用提供重要的支持。

激光显微切割作为一种获取空间信息的尖端方法，可以快速从异质性样本中获取目标区域或感兴趣区域，用于下游质谱分析，实现空间蛋白组研究，从而进一步研究疾病的细胞和分子机制。本期内容我们将分享MMI激光显微切割系统在空间蛋白组学中的研究应用。

应用案例分享

01 胰腺肿瘤微环境研究

本项研究是2023年11月南方科技大学田瑞军教授团队在BioRxiv预印本上发表的文章，文中使用MMI CellCut激光显微切割系统切割胰腺导管腺癌肿瘤微环境中的不同细胞类型（邻近的正常腺泡细胞Acinar、小叶内管的胰腺上皮内瘤变PanIN和胰腺导管癌细胞PDAC），后进行空间蛋白组分析，开发了一种基于MMI CellCut激光显微切割技术（LMD）的多模态空间细胞类型蛋白质组学方法Spatial and Cell-type Proteomics（SCPro）以分析组织蛋白质组的异质性。

图1. SCPro方法工作流程。SCPro平台集成了多个模块：a，基于高质量多重成像和具有单细胞分辨率的自动LMD的抗体引导细胞分型；b，基于流式细胞术的细胞分型；c，超高灵敏度蛋白质组学平台结合基于离子交换的蛋白质聚集捕获样品制备、低流速色谱和高灵敏度质谱数据采集；d，通过空间反卷积解码胰腺肿瘤微环境。

02 小鼠肠道炎症研究

本项研究是2024年4月份苏黎世联邦理工学院Ronja Rappold研究团队在research square预印本上发表的文章，文中使用MMI CellCut激光显微切割系统切割健康和发炎小鼠盲肠的粘膜和肌层外组织区域，后进行蛋白质谱分析，阐明了在S. Tm（沙门氏菌）诱导的肠道炎症期间在粘膜和外肌层两个亚组织层内发生ECM（细胞外基质）重塑和蛋白质组变化。

图2. 基于MMI激光显微切割的空间蛋白组研究流程示意图。

03 小鼠肌腱中胶原纤维的细胞外自组装机制研究

本项研究是2023年8月英国曼彻斯特大学Christopher K. Revell研究团队在Biophysical Society杂志上发表的文章，文中使用MMI CellCut激光显微切割系统切割小鼠不同发育阶段（E12.5-E14.5）的胚胎尾部肌腱，然后进行蛋白质谱分析，以检测胶原纤维束形成过程中胶原蛋白以及对胶原蛋白合成至关重要的其它蛋白的变化，从而验证基于自组装的胚胎肌腱胶原纤维生成模型的准确性。

图3. 尾肌腱中的胶原蛋白合成和胶原蛋白随时间变化。a，示意图展示：一条有四根肌腱、一块中央骨和大血管的尾巴的解剖结构；b，胚胎小鼠尾巴在胚胎时间点 E12.5（上图）和 E14.5（下图）的代表性 H&E 染色图像以及激光捕获显微切割（红色圆圈）和捕获（右）的肌腱用于质谱样本制备；c，胶原蛋白丰度相对于 E12.5 的倍数变化的 log2 图；d，相对于 E12.5 的胶原蛋白生物合成蛋白丰度倍数变化的 log2 图。

04 皮肤空间蛋白质组学研究

本项研究是2022年7月份中国医学科学院北京协和医院冷泠/李军团队与国家蛋白质科学中心(北京)马洁/朱云平团队联合在Nature Communications杂志上发表的文章，文中使用MMI激光显微切割系统从六个皮肤层中获取样本，包括角质层（SC）、颗粒棘层（GS）、基底层（BL）、基底膜（BM）、真皮浅层（SD）和真皮深层（DD），根据分层结构对皮肤功能进行深入研究，使用空间质谱分析，鉴定了每个层中的蛋白质丰度，并将这些数据与精确的解剖定位相结合，从而构建人类皮肤的空间蛋白质组图谱。

图4. 正常皮肤不同蛋白质特征的空间定量蛋白质组图谱分析。a，成熟表皮标志物（KRT10，绿色）、基底干细胞标志物（COL17A1和KRT14，红色）和增殖标志物（PCNA，红色）的免疫荧光图；b，使用MMI激光捕获显微切割技术对细胞进行分离和处理；c，基于皮肤结构的六层人类皮肤样本的定量蛋白质组学、生物信息学和生物学验证分析的实验流程示意图。

05 前列腺癌中抗肿瘤活性研究

本项研究是2023年11月由阿斯利康等多个研究团队在The Journal of Clinical Investigation杂志上发表的文章，文中使用MMI CellCut激光显微切割系统切割前列腺癌组织，后进行靶向蛋白质组质谱分析，以分析前列腺癌组织及健康组织中的蛋白差异，以及STEAP2在不同组织中的水平，最终表明AZD0754在表达 STEAP2 的前列腺癌中的抗肿瘤活性。

06 肾小球发病机制研究

本项研究是2023年9月罗马尼亚“Iuliu Hațieganu”医药大学Andrada A. Bărar团队在Revista Română de Medicină de Laborator杂志上发表的文章，文中使用MMI CellCut激光显微切割系统从肾活检样本中切割肾小球组织，每个病例收集 27-100 个肾小球，后进行蛋白质谱分析，最终表明，激光显微切割方法和基于质谱的鸟枪法蛋白质组学分析产生了可重复的定量数据，能够区分不同的疾病状况，差异表达的蛋白质提供了对肾小球疾病发病机制的见解。

基于MMI激光显微切割的空间多组学方案

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德国Molecular Machine & Industries (MMI)是专门致力于将显微操作技术与高精度激光技术相结合应用于生命科学领域的一家专业公司，其标志性产品MMI CellCut激光显微切割系统和CellEctor单细胞分选系统成为目前世界上性能优异的样本处理系统。基因有限公司作为MMI产品中国区合作伙伴，可为感兴趣的客户提供专业的产品咨询、技术答疑及联系试用等。

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