Nature Methods雜志將空間蛋白組學評選為2024年度方法。同時，空間蛋白組學作為人類生物分子圖譜計劃 （HuBMAP）、人類腫瘤圖譜網(wǎng)絡（HTAN） 等全球領先聯(lián)盟的研究方案之一，通過在組織切片中定位和分析蛋白質(zhì)，揭示了細胞在其微環(huán)境中的功能狀態(tài)，為生物學研究提供了前所未有的視角。華大智造的MGISEQ-2000RS FluoXpert基于循環(huán)間接免疫熒光技術，搭配使用多重免疫熒光試劑套裝，可檢測多達24個蛋白標記物，這為空間蛋白組學技術的發(fā)展提供了強有力的工具。

隨著人類對生命圖譜的不斷探索，空間生物技術飛速發(fā)展，繼空間轉(zhuǎn)錄組學[1]之后，時隔4年，空間蛋白組學今年也被評選為年度方法。空間蛋白質(zhì)組學基于免疫組織化學方法，涵蓋了循環(huán)免疫熒光（cycIF）、循環(huán)間接免疫熒光（4i）、索引標記共檢測（CODEX）、漂白迭代多重性擴展（IBEX）、多重離子束成像（MIBI）和成像質(zhì)譜流式細胞術（IMC），結(jié)合深度視覺蛋白組學（DVP）和圖像算法等技術，可生成組織和器官切片等樣本的多重圖像，以了解其蛋白質(zhì)組成和空間分布，成為繪制蛋白質(zhì)組圖譜的基石[2]。

目前市面上基于熒光抗體進行組織切片多靶標蛋白染色的主要方法包括基于一抗偶聯(lián)熒光的循環(huán)免疫熒光法（CycIF）和基于熒光二抗的循環(huán)間接免疫熒光法（4i），CycIF利用常規(guī)的熒光顯微鏡，通過熒光偶聯(lián)一抗，利用通過簡單的試劑，抗體和抗原的特異性結(jié)合，然后進行熒光團失活，實現(xiàn)單細胞多輪成像[3]。

圖1. CycIF工作流程圖，圖源：https://www.tissue-atlas.org/cycif-method

選擇CycIF進行多重免疫熒光成像主要基于以下優(yōu)勢：

• 多重高通量：CycIF能夠?qū)崿F(xiàn)高于10種靶標蛋白多重免疫熒光成像，允許在同一細胞內(nèi)同時測量多個標志物。
• 抗體特異性較高：通過定制化熒光基團直接偶聯(lián)一抗，確?？贵w特異性檢測，但相對應的成本較高。
• 保護細胞形態(tài)：CycIF采用熒光淬滅的方法，在多輪成像過程中，細胞的形態(tài)得以保留。

圖2.FluoXpert染色原理：循環(huán)式間接免疫熒光染色

FluoXpert是華大智造基于MGISEQ-2000RS平臺開發(fā)的多重免疫熒光技術，利用了循環(huán)間接免疫熒光法，具有以下優(yōu)勢：

• 高通量超多重免疫熒光：單張切片可實現(xiàn)多達20+蛋白標記物檢測，大大節(jié)約珍稀樣本。
• 高效全自動染拍流程：通過軟件控制自動化染色、拍照、洗脫循環(huán)，實現(xiàn)樣本進圖像出，操作簡單。
• 高重復性染色：多輪染色洗脫后抗原染色強度波動較小。
• 兼容市售抗體：兼容市售一抗，使用熒光二抗間接標記，減少實驗成本，信號放大效率比熒光直接偶聯(lián)一抗的方式高。
• 溫和洗脫：保護組織結(jié)構，確保多輪染色的準確性。

僅僅空間蛋白質(zhì)組學就足夠了嗎？

年度文章中討論了空間組學的發(fā)展歷程，離不開多組學的發(fā)展和應用，蛋白組學整合基因組學、空間轉(zhuǎn)錄組學和空間表觀遺傳學分析等技術更有助于更全面地了解生物復雜性[4]。MGISEQ-2000RS FluoXpert是中國首款國產(chǎn)自主研發(fā)的多組學分析儀，它融合了高通量測序技術（MPS）和多重免疫熒光技術（mIF），搭配專業(yè)圖像分析平臺（圖3）。用戶既可以根據(jù)基因測序獲得初篩后得大量靶標數(shù)據(jù)，進行蛋白層面的檢測和空間位置分析，又可以通過蛋白水平的分析結(jié)果，自行判斷是否需要展開進一步的基因水平研究，形成了基因組與空間蛋白組學的優(yōu)勢互補。相關客戶案例可點擊“MGISEQ-2000RS FluoXpert全新試劑盒上線，實現(xiàn)高達20+靶標蛋白染色”查看。

圖3.MGISEQ-2000RS FluoXpert平臺

華大智造副總裁楊夢博士表示：“空間蛋白組學被Nature Methods評為2024年度技術。作為生命科技核心工具締造者，華大智造今年推出了中國首款自主研發(fā)并集成空間蛋白組學的多組學分析儀——MGISEQ-2000RS FluoXpert。FluoXpert兼容市售一抗，無需采用光譜拆分算法，通道間無串擾，配合自主研發(fā)的24重染色試劑盒，在同一張切片上輕松實現(xiàn)腫瘤微環(huán)境所需18-20靶標染色。此項技術通過對組織細胞的復雜排列和蛋白質(zhì)標志物的精確定位，進行詳盡的空間生物學分析?？臻g蛋白組不僅在腫瘤領域大放異彩，展現(xiàn)出遠高于傳統(tǒng)標志物的腫瘤預后檢測潛力，在細胞凋亡、發(fā)育生物學乃至植物研究等方面也展現(xiàn)出巨大的潛在應用價值。FluoXpert將進一步協(xié)助各領域?qū)＜易R別更多具有研究價值的空間生物標志物，推動腫瘤伴隨診斷、細胞凋亡機制研究和揭秘生命起源?！?/span>

MGISEQ-2000RS FluoXpert不僅為腫瘤免疫微環(huán)境提供了更準確、更全面的評估依據(jù)，還在病理研究中展現(xiàn)了其強大的應用潛力。通過這一創(chuàng)新技術，研究人員能夠更深入地理解細胞在其微環(huán)境中的行為和功能，為精準醫(yī)學和轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究提供了重要支持。

參考文獻

[1] Method of the Year 2020: spatially resolved transcriptomics. Nat Methods. 2021 Jan;18(1):1. doi: 10.1038/s41592-020-01042-x.

[2] Method of the Year 2024: spatial proteomics. Nat Methods. 2024 Dec;21(12):2195-2196. doi: 10.1038/s41592-024-02565-3.

[3] Lin JR, Fallahi-Sichani M, Chen JY, Sorger PK. Cyclic Immunofluorescence (CycIF), A Highly Multiplexed Method for Single-cell Imaging. Curr Protoc Chem Biol. 2016 Dec 7;8(4):251-264. doi: 10.1002/cpch.14. 

[4] Fan R. Integrative spatial protein profiling with multi-omics. Nat Methods. 2024 Dec;21(12):2223-2225. doi: 10.1038/s41592-024-02533-x.

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