腫瘤微環境類似于生態系統，由不同的細胞種群和物種組成，腫瘤的形成和生長與適應性和進化的生態系統驚人地相似。我們目前正處于時空分子醫學研究的黃金時代，空間組學通過在系統水平上提供細胞和分子圖譜的精確空間坐標來改變我們對腫瘤生態系統的理解，空間組學的進一步發展和應用可能幫助我們實現對腫瘤生態系統的全面解碼。

空間組學揭示腫瘤微環境空間結構（doi: 10.1002/ctm2.696）
 

10月18日，由上海中科新生命生物科技有限公司舉辦的“深度空間代謝組-打開腫瘤生態學研究之窗”線上研討會圓滿結束。本次線上峰會由中國科學院深圳先進技術研究院趙超副研究員、布魯克質譜成像應用主管李鵬飛博士和中科新生命代謝線產品經理周曉青為我們帶來了精彩的報告，聚焦質譜成像技術以及以質譜成像技術為基礎的空間代謝組學在腫瘤方向的應用及相關解決方案，吸引了眾多領域內專家及學者一同探討腫瘤生態學研究。現場會議討論熱鬧非凡，下面小編就討論熱點問題做部分解答，也歡迎各位老師聯系我們做進一步的咨詢。

 

#01

會議部分問題解答

 

Q1

空間代謝組學和傳統代謝組學在腫瘤方向研究中有什么區別？

答：傳統代謝組學研究異質性的方法是將腫瘤組織進行切割，分為癌組織、近/遠端癌旁組織、正常組織后，再進行均漿代謝組分析。傳統代謝組技術的局限性主要包括：1.對固體組織做整體勻漿，導致了分子空間位置信息的丟失；2.檢測到某些分子的含量升高或降低，會被誤認為是整體濃度的變化；3.整體勻漿會導致低豐度的分子被”稀釋“而低于儀器的檢測限。而空間代謝組從分子層面出發，可以客觀反應組織異質。另一個方面，勻漿代謝組無法在單細胞/亞細胞水平分析代謝擾動。

 

Q2

臨床腫瘤樣本做深度空間代謝組學檢測需要怎么收集呢？

答：如果有條件跟進手術時盡可能獲得新鮮的樣本，按照標準流程收集樣本即可（可聯系我們獲取）；如果沒有條件，可以制備石蠟標本，但是樣本處理過程中比如脫水及固定的過程中代謝物伴隨各類溶劑大量流失，空間分布發生變化，導致最終檢測效果無法真實反應表型，所以不推薦使用。如果想盡可能檢測較多的分子信息，建議使用新鮮組織樣本進行深度空間代謝組學分析。也可以直接提供制備好的切片（10~20 μm），開展項目前請與我們聯系獲取bruker MALDI 2專用導電載玻片，建議切片總大小不超過20mm*60mm。

 

Q3

腫瘤的HE切片可以直接進行深度空間代謝組學檢測嗎？

答：不建議，HE切片會對質譜檢測有影響，一般選擇鄰片做深度空間代謝組學檢測。文獻里也有報道使用同張切片完成HE染色和空間代謝組學檢測，先將切片進行空間代謝組學檢測，然后洗去表面基質，再進行HE染色。如果是使用MALDI-2檢測，由于對切片進行深度檢測，不建議再使用同片進行HE染色。

 

Q4

想問一下，如何實現腫瘤亞細胞群代謝物表達的分析？

答：一方面可以通過提高分辨率，比如使用5um進行亞細胞群代謝物表達的分析；另一方面可以先進行單細胞測序分析，挑選關注的細胞亞群，再結合免疫熒光成像+空間代謝組學原位實現亞細胞群代謝物表達的分析，驗證細胞功能。

 

Q5

腫瘤樣本做深度空間代謝組學檢測一般建議重復數是多少？

答：深度空間代謝組學數據本質上是區域中的像素點間的分析，不受樣本重復數影響，但是應該確保分析結果有普遍性、可靠性，所以還是需要設計生物學重復。一般建議常規動物模型生物學重復數n ≥3以上，臨床樣本/大型動物建議生物學重復數n ≥5以上。

 

Q6

腫瘤樣本做深度空間代謝組一般怎么設計實驗呢？
 

答：方案一：腫瘤區域內異質性研究：腫瘤區域通常比較明顯，分析異質性區域不用設計疾病和正常對照組，確保實驗切片上有病灶和正常組織即可開展實驗。
 

方案二：不同腫瘤亞型、藥物處理、對照組之間比較分析研究：腫瘤樣本可根據腫瘤分型或者分級進行分組，對照組可以選擇健康人群組織樣本或者腫瘤鄰近的正常組織，藥物處理可根據研究需求選擇不同藥物種類、藥劑量、處理時間等進行分組，開展深度空間代謝組學研究。
 

方案三：代謝物立體分布信息相關研究：選擇整個腫瘤組織做連續切片，然后通過成像軟件展示代謝物的3D空間分布信息。

*參考文獻：doi: 10.1158/0008-5472.CAN-19-0638

 

#02

空間代謝組在腫瘤研究中的案例分享

 

1

空間代謝組助力腫瘤異質性和微環境研究

文章題目：Localized Metabolomic Gradients in Patient-Derived Xenograft Models of Glioblastoma

發表期刊：Cancer research

影響因子：13.312

發表日期：2020.3

組學技術：空間代謝組、轉錄組

總結：研究者通過空間代謝組學對腫瘤微環境進行了分析，發現膠質母細胞瘤內部和邊緣擁有兩種不同的代謝模式，并進一步對相關代謝物、血管系統、藥物在腫瘤內外部的空間分布進行了展示。

解讀鏈接：Cancer Res（IF 12.7）| 空間代謝組學揭示膠質母細胞瘤局部代謝梯度

 

2

空間代謝組學助力調控機制探索研究

文章題目：A non-dividing cell population with high pyruvate dehydrogenase kinase activity regulates metabolic heterogeneity and tumorigenesis in the intestine

發表期刊：Nat Commun

影響因子：17.694

發表日期：2022.3

組學技術：空間代謝組、單細胞測序

總結：通過單細胞測序尋找目標亞群，發現具有高PDK活性的細胞亞群與腫瘤發生關系密切，結合免疫熒光成像和空間代謝組學技術原位驗證PDK活性細胞亞群的代謝重編程特征。

 

3

空間代謝組助力腫瘤診斷

文章題目：Molecular Characterization of Prostate Cancer with Associated Gleason Score Using Mass Spectrometry Imaging

發表期刊：Molecular Cancer Research

影響因子：6.333

發表日期：2019.5

組學技術：空間代謝組

總結：通過空間代謝組學識別和定位不同GS評分等級的前列腺腫瘤樣本中的代謝物，發現了與GS評分存在關聯的代謝物并可以對常規難以判斷的樣本加以區分。

解讀鏈接：深度空間代謝組 | 分子病理：空間代謝組學助力腫瘤診斷

 

#3

深度空間代謝組產品特色

 

“高分辨率空間代謝組學”最佳解決方案

優質平臺：TIMS-TOF FLEX MALDI 2是Bruker目前最新和性能最好的質譜成像平臺，中科新生命是國內首家對外開展服務的第三方服務機構；

高分辨率：Smartbeam3D激光控制器，最高實現5μm亞細胞水平；

更廣的檢測范圍和通量：MALDI 2離子源通過兩束激光激發，可以分析傳統空間代謝無法分析的代謝物及藥物類型，以及提升低豐度代謝物信號強度。

 

中科新生命深度空間代謝組學整體解決方案

提供從切片、基質噴涂、上機和數據分析的整體服務解決方案；

可根據客戶需求提供不同分析方案。
 

 

#4

深度空間代謝組項目經驗部分展示

目前我司已儲備多種樣本類型項目經驗，部分類型展示如下：