微米级蛋白质组学成像新技术研发成功
发布时间: 2025-11-14 09:35:37
记者11月13日获悉，西湖大学生命科学学院特聘研究员邹贻龙团队与基里尔·皮亚特克维奇（Kiryl D. Piatkevich）团队合作研发出原位膨胀成像蛋白质组学技术（iPEX）。这种技术能够帮助科学家同时看清生物组织里成百上千种蛋白质的位置，为生物医学研究、疾病机制探索提供了新工具。相关研究成果日前在线刊发于《自然》杂志。
在小鼠视网膜不同细胞层富集的代表性多肽离子的伪彩色离子强度图
“蛋白质的空间分布是理解细胞功能与疾病发生的关键，但现有空间蛋白质组学技术长期面临‘看得少、看不清、空间位置难还原’的困境。iPEX技术创新性融合水凝胶蛋白质锚定、组织膨胀与质谱成像三大核心技术，成功破解这一难题。”邹贻龙介绍，实验验证显示，该技术检测灵敏度相较传统空间蛋白质组学技术提升10—100倍，有效像素尺寸达1—5微米，单样本可检测600—1500种蛋白质，同时能捕捉蛋白空间共定位关系。
这一技术的核心创新在于将组织中的蛋白质先锚定、再膨胀、再扫描：第一步，锚定蛋白质，即用锚定试剂将蛋白质锚定在水凝胶网络中，避免蛋白质扩散并去除干扰物质；第二步，使组织线性膨胀3—7倍且保持结构完整；第三步，给蛋白“拍高清照”，即原位酶解与质谱成像；第四步，通过自主开发的计算流程解析数据，自动识别组织结构与特异性蛋白。
iPEX提高小鼠小脑中进行的空间蛋白质组学分析的分辨率（西湖大学供图）
为验证iPEX的性能与应用价值，研究团队在多种组织、类器官及疾病模型中开展实验。邹贻龙介绍，在小鼠视网膜研究中，iPEX仅凭蛋白质表达谱就重构出清晰的组织分层，识别出不同细胞层的特异性蛋白质，这是传统技术无法实现的。此外，研究团队还在小鼠小脑、小鼠肠道、人源脑类器官、小鼠肝脏组织等样本中展开测试，验证了iPEX的通用性。
“未来，iPEX技术有望在基础研究中助力科学家直接观察蛋白质在精细组织中的分布规律，在临床转化层面有望为阿尔茨海默病等疾病的早期诊断与治疗提供新路径，为生命科学研究开辟更广阔的视野。”邹贻龙表示。
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