你怎么能在一個(gè)完整的大腦或人類(lèi)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(kāi)發(fā)了一種名為DISCO-MS的新技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。DISCO-MS使用機(jī)器人技術(shù)從疾病早期精確識(shí)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(wú)癥狀的，受影響的人通常仍然感覺(jué)良好-癥狀還沒(méi)有出現(xiàn)，或仍然太輕而無(wú)法意識(shí)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(kāi)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(lèi)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(guó)Mann的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(lèi)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(cè)早期分子變化  

DISCO-MS從所謂的DISCO組織清理開(kāi)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(shí)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(kāi)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(kāi)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(shí)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(lèi)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(lái)識(shí)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(cè)到的。隨后對(duì)斑塊的蛋白質(zhì)組學(xué)分析提供了對(duì)受AD影響的蛋白質(zhì)的無(wú)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(lèi)心臟中，研究人員對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊周?chē)M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(cè)和機(jī)器人對(duì)組織的提取再次允許識(shí)別與主動(dòng)脈斑塊相關(guān)的人類(lèi)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(kāi)發(fā)潛在的新療法。

文章標(biāo)題

Spatial proteomics in three-dimensional intact specimens.