--- title: "Cell｜易算客户再攀高峰，人工智能驱动的空间蛋白组变革性技术" author: "omicsolution" account: "omicsolution" published_at: "2025-01-24T08:15:26+08:00" captured_at: "2026-08-26T17:20:45.704473+08:00" source_url: "https://mp.weixin.qq.com/s/CTmN7gI1b6DhE7X14fk4-A" --- # Cell｜易算客户再攀高峰，人工智能驱动的空间蛋白组变革性技术 文章内容 相比于流式分选单细胞，临床医生往往更易获取组织切片。冷冻切片或石蜡切片的制备相对简单，对样本活性要求低，即使固定过的切片也可用于空间蛋白组分析。同时，空间蛋白组能保留组织结构信息，提供蛋白质的精确位置，对理解肿瘤微环境和细胞间相互作用至关重要。因此，空间蛋白组更具有临床转化优势。 在近期美国对高参数流式细胞仪和特定质谱实施出口限制后，我们既要加快质谱研发和单细胞精准分选技术的发展；更要加大空间蛋白组学研究力度。国内一些顶尖团队已通过多学科创新融合，发展高效原位采样策略、优化微量蛋白组技术并结合深度学习算法进行空间重构，利用普通质谱也可实现高分辨和深覆盖的全组织切片空间蛋白组解析，这将推动我国在空间蛋白组学领域的技术自主性，为科学研究和临床转化提供有力支持。 2025年1月23日，中国科学院动物研究所赵方庆团队联合国家蛋白质科学中心（北京）王贵宾博士在《Cell》杂志上发表题为“High-resolution spatially resolved proteomics of complex tissues based on microfluidics and transfer learning”的研究论文。该研究提出了PLATO技术框架，将微流控技术、微量蛋白组技术与人工智能算法相结合，实现了全组织切片水平的空间蛋白质组检测。PLATO技术能够在 25 μm 分辨率下检测数千种蛋白质，突破了高通量原位组学技术的瓶颈，为疾病诊断和治疗提供了新的工具。 ![图片 1](images/001.png) ![图片 2](images/002.png) 不仅如此，PLATO 还不依赖高端质谱设备，文章蛋白中心通过优化样品制备方法和先进稳定的色谱质谱技术，使用Q Exactive HF即可实现高分辨率、高覆盖度的蛋白质组检测，在更先进仪器上有望表现出更高的样本通量和蛋白覆盖深度。 直接说结论！ PLATO全流程方案： - 创新开发微流控芯片，集高效原位采样和微量样本制备于一体； - Q Exactive HF质谱上机 26 min ，Spectronaut软件directDIA搜库； - 创新开发人工智能算法 Flow2Spatial，成功重构出蛋白质的高分辨率空间分布； - 文章通过计算模拟、显微切割和免疫荧光验证了PLATO的高精确性； - 对小鼠脑组织、肠道绒毛及乳腺癌等复杂组织进行应用。 1. 小鼠小脑样本 - 分辨率：芯片设计48个平行微通道，每个通道50μm宽度。 - 芯片数量：使用2个芯片，分别对两个角度（0°和90°）组织切片进行采样。 - 上机通量：48个通道 × 2个角度 =96个样本。 - 蛋白深度：单次run鉴定到2,564个蛋白；共鉴定5,722个蛋白。 2. 大鼠肠道绒毛样本 - 分辨率：芯片设计70个平行微通道，每个通道25μm宽度。 - 芯片数量：使用2个芯片，分别对两个角度（0°和90°）组织切片进行采样。 - 上机通量：70个通道 × 2个角度 = 140个样本。 - 蛋白深度：单次ru n鉴定到1,183个蛋白；共鉴定1,986个蛋白。 3. 乳腺癌样本 - 芯片通道宽度：芯片设计70个平行微通道，每个通道25μm宽度。 - 芯片数量：使用2个芯片，分别对两个角度（0°和90°）组织切片进行采样。 - 上机通量：70个通道 × 2个角度 = 140个样本。 - 蛋白深度：共鉴定到4,000个蛋白。 PLATO方法流程、验证和应用 01. 基于微流控芯片的采样与样本制备 易操作、低成本的微流控装置与工作原理： 将组织切片置于带有平行微通道的芯片上，实现高效间隔采样和前处理。芯片通道宽度可选25μm、50μm或100μm，两端分别为入口和出口，用于注入裂解液和收集样本。该装置提供高空间分辨率的原位采样和样本制备平台。文章中主要用了两种芯片： - 48通道（50μm宽）用于小鼠小脑完整切片采样， - 70通道（25μm宽）用于更高分辨率采样。 切片策略： 连续切3张10μm厚切片，第1张和第3张用于微流控采样（两张切片放置角度成90°），第2张用于组织学染色或空间组学分析，结合人工智能算法可从少量质谱数据中重构高分辨率的蛋白质空间分布。 ![图片 3](images/003.png) ![图片 4](images/004.png) 基于微流控芯片的采样和样本制备 02. 质谱检测与搜库 本研究采用的是Q Exactive HF质谱在26分钟梯度的directDIA检测结果，说明PLATO技术框架不依赖高端质谱设备，如果在更先进仪器上将会实现更高的样本通量和蛋白覆盖深度。 Spectronaut软件应用： 该研究采用Spectronaut v.15软件用于质谱数据的鉴定和定量。它通过DirectDIA模型对原始数据进行处理，搜索UniProt数据库以鉴定蛋白质，并通过iRT肽段校准蛋白质丰度，确保数据的准确性和可靠性。值得一提的是，王贵宾博士作为Spectronaut软件的忠实用户，其团队在本研究中充分利用了Spectronaut软件的强大功能，实现了高精度的蛋白质鉴定和定量。如果采用最新19版本搜库，会将DIA数据解析能力和准确性再次推向巅峰。 DIA全面拥抱AI：Spectronaut19助力directDIA成为蛋白质组学定量金标准 03. 空间重构与数据分析 Flow2Spatial 是一种基于深度学习的空间重构算法，通过整合其他空间组学数据（如组织学染色、空间转录组学或空间代谢组学）作为参考，从微流控芯片的少量平行流投影中重构蛋白质的空间分布。这一原创算法突破了传统技术难以获取空间信息的限制，不仅大幅提高了空间蛋白质组的覆盖度和分辨率，还为解析其他组学分子的空间分布提供了新方案。 ![图片 5](images/005.png) 基于Flow2Spatial算法进行空间重构 04. 验证空间定位准确性 研究者通过计算模拟、激光捕获显微切割（LCM）和免疫荧光（IF）染色验证了PLATO技术的高精确性。计算模拟显示，Flow2Spatial算法重构的蛋白质分布与小鼠脑空间转录组学数据高度一致。LCM分析表明，PLATO重构的蛋白质表达与LCM结果在不同组织区域的相关性达0.80-0.89。IF染色进一步证实，PLATO在小鼠小脑、大鼠肠道绒毛和乳腺癌组织中的结果与IF染色高度匹配。这些结果表明PLATO能够高精度地重构蛋白质的空间分布。 05. 乳腺癌应用 在乳腺癌样本中，PLATO技术通过25微米通道宽度的微流控芯片实现了高分辨率的空间蛋白质组学分析，总鉴定深度达到约4,000个蛋白组。通过与激光捕获显微切割（LCM）和免疫荧光（IF）染色的对比验证，PLATO重构的蛋白质分布与LCM结果的Spearman相关系数达到0.82-0.85，且IF染色验证了多个代表性蛋白质的空间分布，显示出高度一致性。此外，PLATO还揭示了乳腺癌组织中两个不同的肿瘤亚型，分别表现为HER2+/ER-和HER2+/ER+的蛋白质表达特征，为乳腺癌的精准诊断和治疗提供了新的视角和工具。 ![图片 6](images/006.png) 乳腺癌组织的PLATO空间蛋白质组分析 总结 文章创新建立了PLATO空间蛋白组新技术，创新研发微流控芯片、高精准度的微量蛋白组技术和Flow2Spatial人工智能算法，实现了全组织切片水平的空间蛋白质组检测（25μm分辨率检测数千种蛋白）。PLATO技术不仅减少了连续切片数量、提高了空间分辨率、节省了样本通量和成本，还通过整合多组学数据，为复杂组织的生物学研究和临床应用提供了新的工具。 关于Spectronaut软件 Spectronaut软件是由Biognosys公司开发的DIA质谱数据分析平台，广泛应用于蛋白质组学研究。易算生物作为Spectronaut软件在中国的独家代理，致力于为国内科研人员提供高效、精准的质谱数据分析解决方案。这里很高兴看到我们的用户应用Spectronaut软件，展示了其在空间蛋白质组学研究中的重要价值。 作者信息 中国科学院动物研究所博士后胡倍瑜、博士后何睿乔、博士研究生庞琨及国家蛋白质中心（北京）蛋白质组学技术平台王贵宾博士为该研究的共同第一作者，中国科学院动物研究所赵方庆研究员和冀培丰副研究员为该研究的通讯作者。 继续学 Cell Discovery｜易算产品助力国家蛋白质中心（北京）贺福初/秦伟捷团队空间蛋白组突破性研究 赛鹰微流控单细胞操控仪 空间样本快速微量蛋白组+磷酸化蛋白组学技术 2024易算空间蛋白组设计和分析方案‍ 易肽Ultra空间蛋白质组前处理试剂盒——超微量提取，永不止步 EasyPept-Ex极微量蛋白提取试剂盒 蛋白质组自动化进行到底，易肽Auto150焕新升级 DIA全面拥抱AI：Spectronaut19助力directDIA成为蛋白质组学定量金标准 关于我们 ![图片 7](images/007.png)