团队合作绘制人体组织中的蛋白质和转录组

要了解细胞的行为方式，研究人员还需要了解使它们发挥作用的分子。“如果有人想知道肾脏的功能，他们必须知道肾细胞内部发生了什么，”病理学助理教授YangLiu博士说。“这是由蛋白质活性定义的。”

但大多数空间转录组测序研究不包括蛋白质，遗漏了有关疾病进展机制的重要信息。现在，在他们的最新研究中，耶鲁大学的一个团队进行了一项高复杂蛋白质和全转录组的联合作图，测量了人体组织中近300种蛋白质和转录组。他们于2月23日在NatureBiotechnology上发表了他们的发现。

“这是一个游戏规则的改变者——跨越分子生物学的中心法则，同时观察数百种蛋白质，”哈罗德霍奇金森生物医学工程和病理学教授、该研究的资深作者RongFan博士说。

由于免疫荧光和免疫组织化学的技术限制，研究中基本上没有蛋白质数据，这使得对大量蛋白质成像具有挑战性。“大约10年前，如果有人同时对少量蛋白质标记物进行成像，那将是惊人的，”Fan说。

但在2020年，该团队使用一种称为组织中确定性条形码的技术在Cell上发表了一项研究。这项工作涉及使用可以靶向特定蛋白质的抗体将DNA标签递送到组织中，除了mRNA分子外，总共标记22种蛋白质。这是第一项共同绘制转录组和蛋白质图谱的研究。

在他们的最新研究中，该团队在他们之前的工作的基础上，通过使用这些方法来分析几个小鼠组织中的整个转录组和189种蛋白质。他们还测量了人体组织中的整个转录组和273种蛋白质。“我们的研究之所以独一无二，有两个原因。首先，我们在同一组织切片中同时分析RNA和蛋白质。没有其他技术可以做到这一点，”该研究的第一作者刘说.“其次，将近300种蛋白质在同一组织切片中成像，这确实是一项世界纪录。”

在收集的人体组织中，有接种COVID-19Moderna疫苗后的皮肤样本。在DavidHafler医学博士、主席和WilliamS.andLoisStilesEdgerly神经病学教授和免疫生物学教授、MaryTomayko医学博士、皮肤病学和病理学副教授以及MarcelloDiStasio的指导和专业知识下，医学博士，病理学助理教授，该团队进行了人体皮肤活检，以更好地了解注射部位的免疫激活反应。他们发现了一个独特的细胞子集，称为外周辅助性T细胞聚集在该部位。

“我们能够识别细胞并可视化它们所在位置的方式突出了我们技术的力量，”范说。该团队还使用他们的技术测量扁桃体等人体淋巴组织，并与JosephCraft医学博士、PaulB.Beeson医学教授(风湿病学)和免疫生物学教授StephanieHalene医学博士、ArthurH.和IsabelBunker医学副教授兼血液学主任，医学博士MinaXu，病理学和检验医学副教授，血液病理学主任。

该研究仅观察到表面蛋白质或细胞膜上的蛋白质。该团队希望将其技术应用于研究细胞内信号蛋白和细胞外基质蛋白。“在未来，我们希望继续使这项技术更加强大，并将我们研究的蛋白质数量增加到数千个，”范说。

该团队对这项研究在更好地了解疾病和衰老方面的意义感到兴奋。例如，他们有兴趣使用他们的技术来更多地了解老化或患病组织中的炎症。他们也看好利用这项技术研究肿瘤和肿瘤微环境。

“现在我们可以研究数百种蛋白质并定义不同的细胞类型。然后，我们可以看到这些不同的细胞类型如何与肿瘤细胞相互作用，”Fan说。“这是一项强大的技术，现在是深入研究这些具有挑战性的人类健康和疾病研究问题的最佳时机。”