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【空間多組學(xué)】分析無界，效率升維丨安捷倫研究方案智繪未來
前 言
幾乎所有復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象都發(fā)生在三維空間中?？臻g組學(xué)技術(shù)能夠在細(xì)胞原生微環(huán)境中測(cè)量細(xì)胞的分子特征,進(jìn)而解析細(xì)胞相互作用的原理及組織形成機(jī)制。(Cancer Cell,2024 Oct 14;42 (10):1653-1675) 近年，空間多組學(xué)技術(shù)正逐步實(shí)現(xiàn)深度融合，國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究通過關(guān)聯(lián)分析空間轉(zhuǎn)錄組與空間代謝組數(shù)據(jù)，從“因”“果”兩個(gè)層面更為深入地闡釋了細(xì)胞組織工作的生物學(xué)原理 (Journal of Pharmaceutical Analysis 13 (2023) 851e861)。
安捷倫作為全球分析化學(xué)與生命科學(xué)研究領(lǐng)域的卓越方案供應(yīng)商，我們致力于為客戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的儀器、試劑、軟件和服務(wù)。本文梳理匯總了與空間轉(zhuǎn)錄組及空間代謝組緊密相關(guān)的安捷倫前沿產(chǎn)品和研究方案，旨在為科研人員提供精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)分析工具，助力提升研究效率，推動(dòng)空間組學(xué)研究的快速發(fā)展。
Agilent 空間多組學(xué)研究方案
Part 1：Agilent 產(chǎn)品助力
空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究
空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)實(shí)驗(yàn)分析方法，主要依靠鋪設(shè)在載片上的寡聚脫氧胸腺嘧啶核苷酸 (dT) 探針捕獲對(duì)應(yīng)組織切片區(qū)域細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)的信使核糖核酸 (mRNA)。由于捕獲探針末端連接了能標(biāo)識(shí)空間位置信息的特定核酸序列 (spatial barcode)，進(jìn)而通過測(cè)序技術(shù)，可分析獲得組織切片各位點(diǎn)不同基因的 mRNA 表達(dá)水平。
然而，現(xiàn)有的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)實(shí)驗(yàn)方法成本高、捕獲面積小、與 H&E 染色不兼容等限制因素，也制約了該技術(shù)進(jìn)一步的廣泛運(yùn)用。(Nat Methods. 2024 Nov 19. doi: 10.1038/s41592-024-02501-5.)。Agilent 數(shù)款杰出產(chǎn)品可有效地幫助科研人員突破這些瓶頸，大幅提升研究效率。
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Agilent SurePrint G3
高密度定制長(zhǎng)寡核苷酸芯片
基于安捷倫原位合成工藝制作的寡核苷酸芯片具有以下優(yōu)點(diǎn)：
◆ 面積大，密度高。覆蓋面積最高可達(dá) 11.31cm2，包含 974,016 個(gè)探針簇 (spot)
◆ 定制靈活，可按 x-y 坐標(biāo)在不同物理位置打印不同序列的寡核苷酸
◆ 成本低
◆ 兼容蘇木精 - 伊紅 (H&E) 染色，
◆ 適配主流顯微鏡及自動(dòng)化成像平臺(tái)。
目前，Agilent 提供四款不同規(guī)格的 SurePrint G3 定制化寡核苷酸芯片。
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Agilent Dako CoverStainer
多功能染色封片機(jī)
Agilent 全自動(dòng)組織染色平臺(tái)
Dako CoverStainer
為了能更好地在后期數(shù)據(jù)分析過程中甄別、鑒定特定基因在組織不同區(qū)域的表達(dá)分布，需在組織切片透化前對(duì)其進(jìn)行染色（如 H&E 染色），并通過顯微成像保留其形態(tài)學(xué)信息。Agilent Dako CoverStainer 系統(tǒng)在組織染色應(yīng)用中具有全自動(dòng)化、支持編程、速度快、通量靈活、適用樣本范圍廣等優(yōu)勢(shì)。
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Agilent BioTek Cytation
多功能成像平臺(tái)
Agilent BioTek Cytation 5
針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中涉及的透化條件摸索，以及測(cè)序數(shù)據(jù)與形態(tài)學(xué)信息的關(guān)聯(lián)分析，實(shí)驗(yàn)室需要建立熒光和彩色明場(chǎng)的快速自動(dòng)成像及圖片處理能力。Agilent Cytation 及 Lionheart 自動(dòng)成像平臺(tái)，能完全滿足空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究中的拍攝需求。
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Agilent Fragment Analyzer
片段分析儀
Agilent 5200/5300/5400 片段分析儀系統(tǒng)
從芯片上回收的 cDNA 產(chǎn)物、添加測(cè)序接頭后的 DNA 核酸文庫(kù)，都需要檢測(cè)其片段分布范圍。Agilent 基于自動(dòng)化毛細(xì)管原理開發(fā)的 Fragment Analyzer 平臺(tái)，結(jié)合專屬的 DNF-474 高靈敏度 NGS 片段分析試劑盒，組成了空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)相關(guān)核酸質(zhì)控的最佳方案。
Part 2：Agilent 質(zhì)譜平臺(tái)助力
空間代謝組學(xué)研究
空間代謝組學(xué)是整合質(zhì)譜成像和代謝組學(xué) (Metabolomics) 技術(shù)，對(duì)動(dòng)/植物組織中代謝物的種類、含量和空間分布進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)定的技術(shù)。安捷倫與維科托聯(lián)合開發(fā)的 PIDESI-QTOF 質(zhì)譜成像平臺(tái)即可開展空間代謝組學(xué)研究。
單光子后電離質(zhì)譜成像技術(shù)（PIDESI)
解吸電噴霧被認(rèn)為是一種最小破壞性的電離方法。單光子后電離質(zhì)譜成像技術(shù)（PIDESI) 在解吸電噴霧裝置后引入一套光電離系統(tǒng)和高效離子傳輸管道，通過開、關(guān)紫外光電離源，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種極性和非極性組分的高靈敏度空間成像，結(jié)合高分辨質(zhì)譜儀即可開展前沿性的空間代謝組研究。
6546 QTOF 高分辨質(zhì)譜
空間代謝組學(xué)研究通常使用高分辨質(zhì)譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，樣本的數(shù)據(jù)采集通常持續(xù)數(shù)小時(shí)，6546 QTOF MS 優(yōu)異穩(wěn)定性可提供最佳的數(shù)據(jù)質(zhì)量。采用 6546 QTOF MS 對(duì)酵母提取物連續(xù)進(jìn)樣 18 小時(shí)， 51 種代謝物平均絕對(duì)質(zhì)量誤差 ≤ 1ppm 。> 95% 同位素譜圖保真度能夠極大提升代謝物鑒定的準(zhǔn)確度和可信度。
6560 IM-QTOF 離子淌度質(zhì)譜
離子淌度質(zhì)譜根據(jù)分子的大小、形狀和電荷來分離分子，分離時(shí)間在毫秒級(jí)，能夠分離異構(gòu)體、消除溶劑峰和源內(nèi)碎裂導(dǎo)致的峰的干擾。上述優(yōu)勢(shì)使其特別適合用于開展空間代謝組學(xué)研究。6550IM-QTOF 采用低壓勻場(chǎng)漂移 (DTIMS) 技術(shù)，能夠在沒有標(biāo)準(zhǔn)品的情況下實(shí)現(xiàn)碰撞截面準(zhǔn)確測(cè)量。使用安捷倫高分辨率多重性分解 (HRdm 2.0) 軟件進(jìn)行后處理，可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 200 的淌度分辨率。
ChemVista 數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件助力代謝物注釋
空間代謝組研究中，代謝物鑒定通常采用一級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)和同位素譜圖進(jìn)行，再結(jié)合 MS/MS 譜圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)確證。Agilent ChemVista 是一款獨(dú)立的軟件應(yīng)用程序，用于管理質(zhì)譜創(chuàng)建的譜庫(kù)。它將來自多個(gè)質(zhì)譜庫(kù)的化合物詳細(xì)信息、保留時(shí)間和譜圖信息整合在一起。這些功能使您能夠：
◆ 訪問多個(gè)公共數(shù)據(jù)庫(kù)和精心優(yōu)化的譜庫(kù)
◆ 整理、管理、編輯或創(chuàng)建譜圖
◆ 預(yù)加載超過 250000 種化合物信息，其中超過 20000 種化合物的譜圖信息
◆ 在 MassHunter 數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用程序中輕松實(shí)施鑒定工作流程
◆ 更可靠地鑒定化合物
Part 3：轉(zhuǎn)錄組與代謝組數(shù)據(jù)的
聯(lián)合分析
GeneSpring GX-MPP 軟件
Agilent Mass Profiler Professional (MPP) 軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)，可用于基于質(zhì)譜數(shù)據(jù)的差異分析，以確定兩個(gè)或多個(gè)樣品組和變量之間的關(guān)系；MPP 與 GeneSpring GX 集成后，可允許在一個(gè)項(xiàng)目中將 MS（代謝組學(xué)或蛋白質(zhì)組學(xué)）和微陣列數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)錄組學(xué)）之間的通路關(guān)聯(lián)起來，從而實(shí)現(xiàn)真正的多組學(xué)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析。
