近日，全球首個(gè)重癥新冠患者肺損傷深度空間蛋白質(zhì)組學(xué)圖譜在《Cell Reports》上正式發(fā)表，相關(guān)工作由中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所石正麗教授課題組聯(lián)合南方科技大學(xué)田瑞軍教授課題組和華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院周亦武教授課題組合作完成。作者收集了來(lái)自武漢的第一批重癥新冠患者的FFPE肺部標(biāo)本，通過結(jié)合激光顯微切割技術(shù)和SISPROT蛋白質(zhì)組前處理技術(shù)，從空間維度構(gòu)建了不同生理病理結(jié)構(gòu)的新冠肺損傷深度蛋白質(zhì)表達(dá)特征圖譜。
此前，盡管已經(jīng)發(fā)表了多篇新冠相關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)文章，但大都是基于塊狀組織樣品檢測(cè)（bulk tissue），不可避免的損失了空間位置信息，無(wú)法更深入理解不同功能區(qū)域/生理結(jié)構(gòu)在新冠感染后的病毒宿主互作及炎癥反應(yīng)機(jī)制。
圖1. 空間蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程及分析驗(yàn)證流程
H&E空間蛋白質(zhì)組學(xué)構(gòu)建深度蛋白質(zhì)圖譜
作者通過H&E染色和病理分析確定了新冠患者和對(duì)照樣品的3種關(guān)鍵肺部結(jié)構(gòu)（肺泡上皮AE、支氣管上皮BE和血管VE）和新冠患者4種標(biāo)志性病理改變區(qū)域（細(xì)支氣管粘液栓BMP、肺部纖維化PF、肺泡內(nèi)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)ASI和增生性ll型肺泡細(xì)胞HAT2）。對(duì)H&E染色切片進(jìn)行單細(xì)胞分辨率的激光顯微切割，共獲取了71個(gè)樣品用于后續(xù)蛋白質(zhì)組學(xué)分析，以及構(gòu)建重癥新冠患者肺損傷的深度空間蛋白質(zhì)組學(xué)圖譜。作者使用了貝普奧生物獨(dú)家專利的SISPROT前處理技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了微量組織樣品的無(wú)損前處理，還大大減少了前處理時(shí)間，降低了批次效應(yīng)的影響。每個(gè)區(qū)域僅使用1m㎡*5μm切片，在覆蓋10個(gè)空間區(qū)域的71個(gè)樣品中共定量超過10000種蛋白質(zhì)，平均每個(gè)區(qū)域定量超過8500種蛋白質(zhì)。通過與已發(fā)表的新冠患者肺部蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，H&E空間蛋白質(zhì)組學(xué)所發(fā)現(xiàn)的差異表達(dá)蛋白顯著多于已發(fā)表數(shù)據(jù)，其中超過一半的驗(yàn)證蛋白是首次識(shí)別發(fā)現(xiàn)的。這一結(jié)果證明H&E空間蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)在疾病研究的必要性。
圖2. 空間蛋白質(zhì)組學(xué)選區(qū)及各區(qū)域蛋白質(zhì)組學(xué)定量結(jié)果
7個(gè)病理區(qū)域分子特征分析
作者進(jìn)一步對(duì)新冠患者的7個(gè)生理病理學(xué)區(qū)域進(jìn)行功能聚類分析，以獲取不同區(qū)域的特征性蛋白。并且通過GOBP分析揭示了每個(gè)區(qū)域特有的生物學(xué)過程，例如BE區(qū)主要富集了纖毛組織和纖毛運(yùn)動(dòng)，而AE區(qū)域主要富集了參與氣體運(yùn)輸和細(xì)胞群體增殖通路等。通過功能聚類和GO分析，作者確定了ASI區(qū)域顯著富集巨噬細(xì)胞，并通過IF染色驗(yàn)證了組學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)果。不僅為新冠感染促使巨噬細(xì)胞的積累和激活提供了進(jìn)一步的證據(jù)，也為新冠肺炎潛在治療靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)提供了進(jìn)一步數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。此外值得注意的是，基于H&E空間蛋白質(zhì)組作者獲得了各個(gè)區(qū)域的受配體表達(dá)信息，因此作者進(jìn)一步通過CellPhoneDB分析推斷了區(qū)域間的細(xì)胞通訊，發(fā)現(xiàn)AE和BMP區(qū)域間的細(xì)胞通訊最為密切。
圖3. 7個(gè)區(qū)域的功能聚類及受配體分析
綜上所述，作者以H&E染色的組織學(xué)特征為導(dǎo)向，結(jié)合激光顯微切割、SISPROT蛋白質(zhì)組學(xué)樣品前處理試及高分辨率質(zhì)譜等多項(xiàng)技術(shù)，首次繪制了具有空間分辨率的新冠肺損傷深度蛋白質(zhì)組學(xué)圖譜。基于該方案所得到的空間蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步揭示新冠肺損傷機(jī)制提供了全新的空間視角，也為探索重癥新冠治療干預(yù)的潛在靶點(diǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
貝普奧生物：H&E空間蛋白質(zhì)組學(xué)
為了進(jìn)一步促進(jìn)空間蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在疾病發(fā)生發(fā)展、藥物作用機(jī)制和創(chuàng)新標(biāo)志物開發(fā)中的應(yīng)用，貝普奧生物推出全新的H&E空間蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)服務(wù)，通過智能圖像分析實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)切片的個(gè)性化ROI圈選、單細(xì)胞分辨率的激光顯微切割技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)切割、獨(dú)家專利的SISPROT樣品前處理試劑盒實(shí)現(xiàn)納克級(jí)超微量樣品的蛋白質(zhì)組學(xué)前處理，有效提高H&E空間蛋白質(zhì)組學(xué)的精度與深度。詳情可咨詢貝普奧生物駐地銷售經(jīng)理或聯(lián)系公眾號(hào)后臺(tái)。
關(guān)于貝普奧生物
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深圳市貝普奧生物科技有限公司是一家于2022年1月在深圳成立的蛋白質(zhì)組學(xué)研發(fā)型高科技公司。作為蛋白質(zhì)組學(xué)上游市場(chǎng)解決方案提供商，公司致力于對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)成果進(jìn)行商業(yè)開發(fā)及轉(zhuǎn)化。團(tuán)隊(duì)以受多項(xiàng)專利保護(hù)的蛋白質(zhì)組學(xué)前處理系列產(chǎn)品為切入點(diǎn)，通過臨床功能蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)平臺(tái)為目標(biāo)市場(chǎng)提供全流程解決方案。
公司核心成員在蛋白質(zhì)組學(xué)、腫瘤生物學(xué)領(lǐng)域獲得重大科研成果，超半數(shù)員工擁有博士、碩士學(xué)位及海外研究經(jīng)歷。充滿創(chuàng)造力的團(tuán)隊(duì)立足于大灣區(qū)，服務(wù)全球，專注于降低蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)難度，提升其在創(chuàng)新標(biāo)志物和創(chuàng)新藥物研發(fā)全鏈條中的應(yīng)用，以蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)為重大疾病提供精準(zhǔn)診療策略。
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