你怎么能在一個(gè)完整的大腦或人類心臟中找到一個(gè)患病細(xì)胞呢?搜尋工作就像大海撈針。Helmholtz Munich和LMU Munich的Ali Ertürk團(tuán)隊(duì)和位于慕尼黑附近Martinsried的Max Planck生物化學(xué)研究所的Matthias Mann現(xiàn)在開發(fā)了一種名為DISCO-MS的新技術(shù)來解決這個(gè)問題。DISCO-MS使用機(jī)器人技術(shù)從疾病早期精確識別的“患病”細(xì)胞中獲取蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)。  

大多數(shù)疾病最初是無癥狀的，受影響的人通常仍然感覺良好-癥狀還沒有出現(xiàn)，或仍然太輕而無法意識到。然而，身體內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了變化:病毒可能已經(jīng)開始復(fù)制，或者一個(gè)流氓細(xì)胞可能分裂得比正常情況下更頻繁。但是如何才能感知這些變化呢?

研究人員在研究疾病的早期發(fā)展時(shí)也面臨著類似的困境。即使在使用動(dòng)物模型時(shí)，科學(xué)家也很少能確定疾病起始的小部位或描述驅(qū)動(dòng)疾病進(jìn)展的確切分子變化。

隨著Ertürk和德國Mann的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出DISCO-MS，這項(xiàng)任務(wù)變得容易多了。DISCO-MS結(jié)合了將小鼠和人類組織透明的方法，以及最新的機(jī)器人技術(shù)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，以確定它們的分子組成。

DISCO-MS:透明檢測早期分子變化  

DISCO-MS從所謂的DISCO組織清理開始，它使小鼠身體或人體器官透明，使它們易于成像。因此，熒光標(biāo)記的細(xì)胞可以很容易地在完整組織的特定部位使用高分辨率三維顯微鏡識別。

一旦確定了感興趣的區(qū)域，他們就會(huì)使用一種名為DISCO-bot的新型機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行隔離，該技術(shù)由機(jī)械工程師Furkan ztürk開發(fā)。機(jī)器人輔助提取的組織使用先進(jìn)的質(zhì)譜(MS)方法進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析，該方法由Andreas-David Brunner開發(fā)，這種高科技方法允許在整個(gè)小鼠身體或人體器官中以3D方式識別任何所需組織區(qū)域的完整分子特征。

早發(fā)現(xiàn)就能早點(diǎn)治療疾病   

為了展示該方法的強(qiáng)大功能，第一作者Harsharan Singh Bhatia及其同事將DISCO-MS應(yīng)用于阿爾茨海默病(AD)小鼠模型和人類心臟中的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊(病理性硬化和血管狹窄)。在AD模型的組織樣本中，該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用人工智能(AI)來識別疾病早期階段的典型AD斑塊，這是其他任何方法都難以檢測到的。隨后對斑塊的蛋白質(zhì)組學(xué)分析提供了對受AD影響的蛋白質(zhì)的無偏倚和大規(guī)模研究，揭示了可能是阿爾茨海默病生物標(biāo)志物的新分子參與者。

在人類心臟中，研究人員對動(dòng)脈粥樣硬化斑塊周圍組織的組成感興趣，這些組織在組織清理后很快就能看到。人工智能檢測和機(jī)器人對組織的提取再次允許識別與主動(dòng)脈斑塊相關(guān)的人類心臟細(xì)胞中失調(diào)的分子通路。這些結(jié)果是關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈冃纬闪藵撛谥委煱悬c(diǎn)的基礎(chǔ)。

DISCO-MS是第一個(gè)完整的3D空間組學(xué)技術(shù)，可加速研究從癌癥到代謝紊亂等復(fù)雜疾病。由于DISCO-MS與臨床前組織和臨床組織合作，它能夠在疾病的早期階段進(jìn)行研究，并隨后開發(fā)潛在的新療法。

文章標(biāo)題

Spatial proteomics in three-dimensional intact specimens.