空间代谢组学

产品介绍

空间代谢组学(Spatial Metabolomics)是基于质谱成像技术对样本进行代谢组学分析的方法,能够将代谢组学中样本代谢物的种类、含量信息,进一步扩展到空间水平上,实现从定性、定量、定位三个维度分析生物代谢过程的差异变化。

大气压扫描微探针基质辅助激光解吸电离质谱成像检测,利用基质辅助激光解吸电离技术(Minority Adoption Leadership Development Institute, MALDI)在常压到中压的操作环境中直接扫描生物样品成像,然后通过质谱仪测定离子的质荷比(m/z)来分析生物分子的标准分子质量,并结合专门的质谱成像软件辅助产生分子图像。该技术不仅可以对样本中代谢物的构成组成、相对含量进行无标记检测,还可以分析代谢物在样本中的特异性空间分布信息。因此在临床医学、分子生物学、植物学、动物学等领域具有重大的应用前景。




技术优势

◉  同时分析物质的成分、含量和空间分布特征

  高空间分辨率、高质量分辨率

  操作流程简单,适用性广




样本要求

◉  可接受冰冻包埋样品、新鲜组织速冻(液氮/干冰)样品、鲜活植物样品 

◉  尽量保持样品原始物理空间形态,保持细胞结构完整

◉  新采集样品尽量减少常温空气中暴露时间,尽快包埋或速冻

◉  对于体积小、形状难保持、有空腔、含水量高的样品必须包埋寄送 

◉  包埋剂推荐使用CMC,不建议使用OCT、石蜡包埋,使用其它包埋剂要提前咨询 

◉  包埋、速冻样品需-80℃冰箱冻存,寄送时使用足量干冰,避免样品冻融





检测平台


空间代谢组学(图1)

timsTOF fleX, Bruker




应用方向

◉  生命科学:物质在组织中的空间分布可视化

◉  临床医学:分析肿瘤、心血管疾病、代谢类等疾病发生规律,寻找生物标志物

◉  药物研发:分子机制,精确定位药物在组织内的分布

◉  农业、环境、植物病害及肠道微生物相关的研究领域




案例应用

英文标题:Spatially segregated multiomics decodes metformin-mediated functional-specific metabolic characteristics in diabetic kidney disease

中文标题:空间多组学解码二甲双胍介导的功能特异性代谢特征

发表期刊:life metabolism

影响因子:3.4

研究结果:通过整合空间代谢组学和蛋白质组学技术系统解析了糖尿病肾病小鼠肾脏不同解剖区域的代谢特征及二甲双胍的治疗作用机制。研究发现,糖尿病小鼠肾脏皮质和外髓区域富集嘌呤代谢和醚脂代谢通路,而内髓区域以泛酸和辅酶A生物合成通路为主。二甲双胍治疗显著上调皮质和外髓区域的次黄嘌呤、NADH等代谢物水平,同时下调内髓区域的对甲酚硫酸盐。蛋白质组学分析发现Nphs2是最高载荷特征蛋白,其表达与代谢物变化呈强相关性。通过构建共表达网络,研究进一步发现二甲双胍通过调控不同区域特异性代谢通路(如外髓区域的氧化磷酸化和内髓区域的硫代谢)实现肾脏保护作用。该研究首次在空间分辨率层面揭示了糖尿病肾病的区域特异性代谢紊乱模式及二甲双胍的多靶点治疗机制,为精准治疗提供了分子基础。


空间代谢组学(图2)

 Fig.糖尿病小鼠肾脏的空间代谢组学结果展示  




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