了解周围组织背景下的单细胞蛋白质组

与人类和动物相似，它们会根据特定的环境条件调整饮食或行为，单细胞的功能和蛋白质组成也取决于其直接环境中可用的资源。

使用由MPI生物化学主任MatthiasMann领导的研究小组开发的新方法，现在可以首次从单个细胞的环境角度分析这种蛋白质组成。通过结合研究部门的两种新方法，该团队成功地以高空间分辨率对单细胞蛋白质组进行了功能图谱。研究结果发表在《自然方法》杂志上。

组织由许多不同的细胞类型组成，每种细胞在我们的身体中执行特定的功能。然而，即使在这样的细胞类型类别中，每个细胞的功能也取决于它所处的环境，例如，它附近是否有血管或者它周围有哪些其他细胞。有用的营养成分多吗?细胞可以利用多少氧气?哪些荷尔蒙信号正在影响它?

功能和位置之间的这种联系在肝脏中尤其强烈。肝脏作为身体的中心代谢器官，由一种称为肝细胞的细胞类型组成，占85%。这些细胞在我们体内执行各种代谢任务，例如储存葡萄糖或解毒我们的血液。在这些代谢过程中，细胞内的相应蛋白质至关重要。然而，到目前为止，还不可能测量和可视化单个肝细胞与其直接环境相关的蛋白质组。

深度视觉蛋白质组学：进一步发展的革命性方法

研究人员现在已经成功地缩小了这一差距，取得了一个技术里程碑。MPI生物化学主任MatthiasMann领导的团队于2022年开发了深度视觉蛋白质组学方法，以确定单个细胞类型的蛋白质组。在使用深度视觉蛋白质组学进行分析时，在采集组织样本后，会识别、提取一种类型的细胞并将其分类到特定的组中。然后使用质谱分析它们的蛋白质组成。

“在我们的新研究中，我们融合了两个世界。我们将一种称为单细胞蛋白质组学的方法与DeepVisualProtemics的空间分辨率相结合，创建了一种具有空间分辨率的单细胞蛋白质组学新方法。新方法，Single-细胞深度视觉蛋白质组学现在使我们能够首次以空间分辨率测量完整组织中单细胞的两千多种不同蛋白质，”该研究的第一作者FlorianRosenberger解释道。

“因此，我们现在能够精确定位数百条代谢途径，”罗森伯格继续说道。利用这一点，现在可以创建蛋白质图谱，帮助更好地了解健康和疾病的机制。

通过结合两种现有方法，作者还能够证明相邻细胞有时表现出巨大的功能差异。到目前为止，这种变异只能在少数蛋白质中表现出来。这种新方法为更好地理解肿瘤等复杂组织铺平了道路。因此，现在还可以识别单个细胞及其机制，例如导致癌症治疗耐药的机制。

“我们拥有历史上的新颖性，首次直接在组织环境中进行单细胞蛋白质组学分析，并且相同的细胞类型实际上根据它们所处的位置做完全不同的事情。我们相信，在短短几年内，我们将能够只需几分钟即可测量细胞的几乎整个蛋白质组，包括10,000多种蛋白质，”Mann总结道。