質(zhì)譜成像作為一種新型的分子影像技術(shù)，能夠直接從生物組織中獲得大量已知或未知的內(nèi)源性代謝物和外源性藥物等分子的結(jié)構(gòu)、含量和空間分布信息。實(shí)現(xiàn)生物組織中上千代謝物的定性、定量和定位分析，結(jié)合生物信息學(xué)分析，發(fā)展為空間代謝組學(xué)方法，可從生物組織原位發(fā)現(xiàn)差異代謝物，并識(shí)別其生物學(xué)功能。

本篇小鹿盤點(diǎn)6篇空間代謝組學(xué)在科學(xué)研究中的經(jīng)典應(yīng)用~總IF:170+，平均IF：29，了解醫(yī)口不同領(lǐng)域的空間代謝組學(xué)研究思路，助力您的科學(xué)研究??！

?IF:60+?空間代謝組學(xué)在鞘脂控制真皮成纖維細(xì)胞異質(zhì)性中的研究

本篇由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Gioele La Manno和Giovanni D’Angelo教授/課題組在Science期刊（IF：63.714）發(fā)表了題為“Sphingolipids control dermal fibroblast heterogeneity?”的研究成果，通過(guò)高分辨率質(zhì)譜成像、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)、RNA測(cè)序技術(shù)等研究方法，以人真皮成纖維細(xì)胞（dHFs）為研究的對(duì)象，發(fā)現(xiàn)了人真皮成纖維細(xì)胞（dHFs）的特征，探究了真皮成纖維細(xì)胞的異質(zhì)性機(jī)理，描繪了真皮成纖維細(xì)胞的脂質(zhì)和轉(zhuǎn)錄圖譜。為研究真皮成纖維細(xì)胞的脂質(zhì)組成、轉(zhuǎn)錄和表型狀態(tài)提供了理論依據(jù)。

研究思路：

?IF:38.585 空間多組學(xué)技術(shù)破譯膠質(zhì)母細(xì)胞瘤研究

2022年6月，來(lái)自德國(guó)弗萊堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的Dieter Henrik Heiland團(tuán)隊(duì)在Cancer Cell期刊（IF:38.585）發(fā)表的題為“Spatially resolved multi-omics deciphers bidirectional tumor-host interdependence in glioblastoma”的研究成果，采用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)、空間代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)（成像質(zhì)譜流式，IMS）研究方法，發(fā)現(xiàn)了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤基本特征，并確立了以免疫和代謝應(yīng)激因素為標(biāo)志的微環(huán)境，闡述了局部區(qū)域腫瘤-宿主的相互依賴性。這些研究進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了在空間分辨的背景下由于微環(huán)境引起的神經(jīng)膠質(zhì)瘤的各種轉(zhuǎn)錄適應(yīng)的必要性，為進(jìn)一步探索早期膠質(zhì)母細(xì)胞瘤復(fù)發(fā)和治療抗性提供了重要信息。

研究思路：

研究結(jié)論：

該團(tuán)隊(duì)的工作揭示了GBM中五個(gè)空間上組織成分在空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)、空間代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組上不同的特征，證明譯患者之間區(qū)域共享的轉(zhuǎn)錄程序，推斷膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是由譜系狀態(tài)的空間分離組織而成的，并可適應(yīng)炎癥或代謝刺激。通過(guò)證明宿主環(huán)境在重塑轉(zhuǎn)錄程序的作用，提供了對(duì)患者間異質(zhì)性、早期GBM復(fù)發(fā)和治療的新見(jiàn)解。

在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上方面，文章采用了諸多先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，空間轉(zhuǎn)錄組（stRNA-seq），空間代謝組學(xué)和蛋白組學(xué)（成像質(zhì)譜流式，IMS），這為科研工作者提供了更為廣闊的技術(shù)視野。在大數(shù)據(jù)分析方面，作者嘗試了很多創(chuàng)新算法，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的像素級(jí)分類器解決空間精度問(wèn)題，基于CNA 管道解決拷貝數(shù)變異定量問(wèn)題，這為組學(xué)大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域提供了更多新的見(jiàn)解。在機(jī)制探索上，作者聯(lián)合利用預(yù)測(cè)算法和體內(nèi)外模型結(jié)合的方式，逐步驗(yàn)證潛在機(jī)制，為讀者在探索GBM機(jī)制方面提供了新的科研視角。

?IF:19.865空間代謝組學(xué)解析腎臟特異性代謝動(dòng)力學(xué)

2022年9月，萊頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心課題組在Nature Metabolism期刊（IF:19.865）發(fā)表了題為“Analyzing cell-type-specific dynamics of metabolism in kidney repair”的研究成果，研究提出了一種先進(jìn)的空間分辨率代謝組學(xué)方法，運(yùn)用基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜成像結(jié)合同位素示蹤的空間代謝組學(xué)方法。這種方法允許在一個(gè)復(fù)雜的異質(zhì)性組織結(jié)構(gòu)的背景下，繪制中心碳代謝的細(xì)胞類型特異性的動(dòng)態(tài)變化（如腎臟），結(jié)合多路免疫熒光染色，該方法可以檢測(cè)目標(biāo)細(xì)胞類型的代謝變化和營(yíng)養(yǎng)分配，這在雙側(cè)腎缺血-再灌注損傷（bIRI）實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械玫搅俗C實(shí)。

?研究思路:

?IF:18.187空間代謝組學(xué)探究腸道菌群改善大腦多巴/多巴胺水平

本篇為Signal Transduction and Targeted Therapy（IF：18.187）發(fā)表的題為?“Oral berberine improves brain dopa/dopamine levels to ameliorate Parkinson's disease by regulating gut microbiota ”的研究成果，通過(guò)空間代謝組學(xué)和LC-MS非靶向代謝組學(xué)，對(duì)小鼠模型進(jìn)行口服小檗堿和腸道菌移植研究，發(fā)現(xiàn)了腸道菌群是體內(nèi)多巴/多巴胺的新來(lái)源，為小檗堿用來(lái)改善帕金森病提供了理論依據(jù)。

研究思路：

研究結(jié)論：

本文章使用小鼠模型，通過(guò)常規(guī)LC-MS非靶代謝技術(shù)，研究了口服小檗堿對(duì)小鼠血液、糞便和腦等多巴/多巴胺的變化，發(fā)現(xiàn)了腸道菌群是體內(nèi)多巴/多巴胺的新來(lái)源，且通過(guò)影響腸道菌群豐度來(lái)增加多巴/多巴胺的含量。還通過(guò)空間代謝組學(xué)，觀察到了BBR和腸道菌群對(duì)小鼠大腦中紋狀體多巴胺的變化。

?IF:17.956?空間代謝組學(xué)探究結(jié)核病模型中的藥代動(dòng)力學(xué)

本篇為Science Translational Medicine（IF:17.956）上發(fā)表了題為“Pharmacokinetics of rifapentine and rifampin in a rabbit model of tuberculosis and correlation with clinical trial data”的研究成果，本研究開(kāi)發(fā)了一種結(jié)核病的兔子模型，在單劑量或多劑量的利福平或利福噴丁產(chǎn)生人類等效的血漿暴露后，在給藥后的不同時(shí)間點(diǎn)處死兔子，然后運(yùn)用空間代謝組學(xué)、LC-MS/MS和PET-CT等技術(shù)測(cè)量病灶藥物的藥代動(dòng)力學(xué)和組織藥物分布。

研究思路：

研究結(jié)論：

本研究開(kāi)發(fā)了一種結(jié)核病的兔子模型，在單劑量或多劑量的利福平或利福噴丁產(chǎn)生人類等效的血漿暴露后，在給藥后的不同時(shí)間點(diǎn)處死兔子，然后利用空間代謝組學(xué)、LC-MS/MS和PET-CT等技術(shù)測(cè)量病灶藥物的藥代動(dòng)力學(xué)和組織藥物分布，很好地解釋了利福噴丁的臨床表現(xiàn)并不優(yōu)于利福平是由于利福噴丁對(duì)肺空洞性病變的滲透不良造成的。

?IF:15.283空間代謝組學(xué)肺癌患者治療的反應(yīng)機(jī)制

2022年5月在Cancer communications（IF:15.283）(London, England)發(fā)表的題為?“Spatial metabolomics for evaluating response to neoadjuvant therapy in non‐small cell lung cancer patients ”的研究成果，通過(guò)空間代謝組學(xué)質(zhì)譜成像技術(shù)，對(duì)接受化療治療的和未接受化療治療的NSCLC患者進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)了高準(zhǔn)確性的代謝分類器，為評(píng)估NSCLC患者的組織病理學(xué)反應(yīng)提供了另一種方法。

研究思路：

研究結(jié)論：

本文章通過(guò)空間代謝組學(xué)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出了比MPR和TNM分期的準(zhǔn)確性、敏感性和特異性更高的代謝物分類器，證明了這種結(jié)合的方式是一種強(qiáng)大而有前途的方法。此外，還證明了在腫瘤和基質(zhì)中評(píng)估的代謝允許將NAC應(yīng)答者和非應(yīng)答者患者分層為不同的預(yù)后組。因此，空間代謝組學(xué)可能為評(píng)估NSCLC患者的組織病理學(xué)反應(yīng)提供另一種方法。

文末看點(diǎn)｜lumingbio

AFADESI-MSI空間代謝組技術(shù)，可檢測(cè)空間分辨率包括100um*100um、40um*40um等多種空間分辨率。已建立多種腦、心、肝等多種組學(xué)的空間代謝組自建數(shù)據(jù)庫(kù)。AFADESI-MSI平臺(tái)不涉及基質(zhì)噴涂，定性到的物質(zhì)中30%為脂質(zhì)，70%為700Da或者500Da以下的小分子物質(zhì)，可更均衡地涵蓋1000Da以下的小分子物質(zhì)。

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