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肿瘤空间代谢组学专题 | 线上研讨会热点问题解答及经典案例分享

2022-10-28
中科新生命
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肿瘤微环境类似于生态系统,由不同的细胞种群和物种组成,肿瘤的形成和生长与适应性和进化的生态系统惊人地相似。我们目前正处于时空分子医学研究的黄金时代,空间组学通过在系统水平上提供细胞和分子图谱的精确空间坐标来改变我们对肿瘤生态系统的理解,空间组学的进一步发展和应用可能帮助我们实现对肿瘤生态系统的全面解码。

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空间组学揭示肿瘤微环境空间结构(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举办的“深度空间代谢组-打开肿瘤生态学研究之窗”线上研讨会圆满结束。本次线上峰会由中国科学院深圳先进技术研究院赵超副研究员、布鲁克质谱成像应用主管李鹏飞博士和中科新生命代谢线产品经理周晓青为我们带来了精彩的报告,聚焦质谱成像技术以及以质谱成像技术为基础的空间代谢组学在肿瘤方向的应用及相关解决方案,吸引了众多领域内专家及学者一同探讨肿瘤生态学研究。现场会议讨论热闹非凡,下面小编就讨论热点问题做部分解答,也欢迎各位老师联系我们做进一步的咨询。


#01

会议部分问题解答



Q1

空间代谢组学和传统代谢组学在肿瘤方向研究中有什么区别?

答:传统代谢组学研究异质性的方法是将肿瘤组织进行切割,分为癌组织、近/远端癌旁组织、正常组织后,再进行均浆代谢组分析。传统代谢组技术的局限性主要包括:1.对固体组织做整体匀浆,导致了分子空间位置信息的丢失;2.检测到某些分子的含量升高或降低,会被误认为是整体浓度的变化;3.整体匀浆会导致低丰度的分子被”稀释“而低于仪器的检测限。而空间代谢组从分子层面出发,可以客观反应组织异质。另一个方面,匀浆代谢组无法在单细胞/亚细胞水平分析代谢扰动。


Q2

临床肿瘤样本做深度空间代谢组学检测需要怎么收集呢?

答:如果有条件跟进手术时尽可能获得新鲜的样本,按照标准流程收集样本即可(可联系我们获取);如果没有条件,可以制备石蜡标本,但是样本处理过程中比如脱水及固定的过程中代谢物伴随各类溶剂大量流失,空间分布发生变化,导致最终检测效果无法真实反应表型,所以不推荐使用。如果想尽可能检测较多的分子信息,建议使用新鲜组织样本进行深度空间代谢组学分析。也可以直接提供制备好的切片(10~20 μm),开展项目前请与我们联系获取bruker MALDI 2专用导电载玻片,建议切片总大小不超过20mm*60mm。


Q3

肿瘤的HE切片可以直接进行深度空间代谢组学检测吗?

答:不建议,HE切片会对质谱检测有影响,一般选择邻片做深度空间代谢组学检测。文献里也有报道使用同张切片完成HE染色和空间代谢组学检测,先将切片进行空间代谢组学检测,然后洗去表面基质,再进行HE染色。如果是使用MALDI-2检测,由于对切片进行深度检测,不建议再使用同片进行HE染色。


Q4

想问一下,如何实现肿瘤亚细胞群代谢物表达的分析?

答:一方面可以通过提高分辨率,比如使用5um进行亚细胞群代谢物表达的分析;另一方面可以先进行单细胞测序分析,挑选关注的细胞亚群,再结合免疫荧光成像+空间代谢组学原位实现亚细胞群代谢物表达的分析,验证细胞功能。


Q5

肿瘤样本做深度空间代谢组学检测一般建议重复数是多少?

答:深度空间代谢组学数据本质上是区域中的像素点间的分析,不受样本重复数影响,但是应该确保分析结果有普遍性、可靠性,所以还是需要设计生物学重复。一般建议常规动物模型生物学重复数n ≥3以上,临床样本/大型动物建议生物学重复数n ≥5以上。


Q6

肿瘤样本做深度空间代谢组一般怎么设计实验呢?

答:方案一:肿瘤区域内异质性研究:肿瘤区域通常比较明显,分析异质性区域不用设计疾病和正常对照组,确保实验切片上有病灶和正常组织即可开展实验。

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方案二:不同肿瘤亚型、药物处理、对照组之间比较分析研究:肿瘤样本可根据肿瘤分型或者分级进行分组,对照组可以选择健康人群组织样本或者肿瘤邻近的正常组织,药物处理可根据研究需求选择不同药物种类、药剂量、处理时间等进行分组,开展深度空间代谢组学研究。

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方案三:代谢物立体分布信息相关研究:选择整个肿瘤组织做连续切片,然后通过成像软件展示代谢物的3D空间分布信息。

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*参考文献:doi: 10.1158/0008-5472.CAN-19-0638



#02

空间代谢组在肿瘤研究中的案例分享



1

空间代谢组助力肿瘤异质性和微环境研究

文章题目:Localized Metabolomic Gradients in Patient-Derived Xenograft Models of Glioblastoma

发表期刊:Cancer research

影响因子:13.312

发表日期:2020.3

组学技术:空间代谢组、转录组

总结:研究者通过空间代谢组学对肿瘤微环境进行了分析,发现胶质母细胞瘤内部和边缘拥有两种不同的代谢模式,并进一步对相关代谢物、血管系统、药物在肿瘤内外部的空间分布进行了展示。

解读链接:Cancer Res(IF 12.7)| 空间代谢组学揭示胶质母细胞瘤局部代谢梯度


2

空间代谢组学助力调控机制探索研究

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

发表期刊:Nat Commun

影响因子:17.694

发表日期:2022.3

组学技术:空间代谢组、单细胞测序

总结:通过单细胞测序寻找目标亚群,发现具有高PDK活性的细胞亚群与肿瘤发生关系密切,结合免疫荧光成像和空间代谢组学技术原位验证PDK活性细胞亚群的代谢重编程特征。


3

空间代谢组助力肿瘤诊断

文章题目:Molecular Characterization of Prostate Cancer with Associated Gleason Score Using Mass Spectrometry Imaging

发表期刊:Molecular Cancer Research

影响因子:6.333

发表日期:2019.5

组学技术:空间代谢组

总结:通过空间代谢组学识别和定位不同GS评分等级的前列腺肿瘤样本中的代谢物,发现了与GS评分存在关联的代谢物并可以对常规难以判断的样本加以区分。

解读链接:深度空间代谢组 | 分子病理:空间代谢组学助力肿瘤诊断



#3

深度空间代谢组产品特色



“高分辨率空间代谢组学”最佳解决方案

优质平台:TIMS-TOF FLEX MALDI 2是Bruker目前最新和性能最好的质谱成像平台,中科新生命是国内首家对外开展服务的第三方服务机构;

高分辨率:Smartbeam3D激光控制器,最高实现5μm亚细胞水平;

更广的检测范围和通量:MALDI 2离子源通过两束激光激发,可以分析传统空间代谢无法分析的代谢物及药物类型,以及提升低丰度代谢物信号强度。


中科新生命深度空间代谢组学整体解决方案

提供从切片、基质喷涂、上机和数据分析的整体服务解决方案;

可根据客户需求提供不同分析方案。

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#4

深度空间代谢组项目经验部分展示



目前我司已储备多种样本类型项目经验,部分类型展示如下:

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欢迎老师拨打021-5466 5263联系,或扫描右侧二维码添加“中科新生命企业微信助手咨询

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