**空间蛋白质组学概述**

空间蛋白质组学在传统蛋白质组学的基础上，提供了细胞或组织中分子分布的深入洞察，这对于系统性理解生物功能、疾病机制及治疗效果至关重要。2024年度《Nature Methods》将空间蛋白质组学选为方法，表明了业界对其应用前景的高度关注与认可。目前，主流的质谱空间蛋白质组学技术包括基于MALDI的质谱成像、激光显微切割及膨胀水凝胶放大后切割等方法。然而，质谱成像的蛋白检测种类较有限，并且其他方法在研究中的广泛应用受到成本和质谱检测通量要求的限制。

在2025年2月，中国科学院动物研究所的赵方庆团队与国家蛋白质科学中心（北京）的王贵宾合作，发布了题为“基于微流控和迁移学习的复杂组织高分辨率空间蛋白质组学”的研究论文，该研究结合微流控技术和深度学习算法，推出了创新的高分辨率与高通量空间质谱蛋白质组学平台PLATO，能够对组织切片中的数千种蛋白质进行精确映射。

**技术创新与优势**

PLATO平台采用创新的微流控高通量原位蛋白采样技术，获取三张组织连续切片，其中一张用于组织学染色或作为空间代谢/转录组的参考数据。同时，利用微流控芯片对第一和第三片进行平行流蛋白质组分析。在芯片上消化切片后，抽取每个微通道中的肽段，并通过LC-MS/MS进行定量分析。每个角度的测量称为平行流投影。

本研究中，采用QExactive HF质谱仪的DIA采集模式，以高通量的方式达成了可靠的微量样本定量，这为空间蛋白质表达图谱的重构奠定了基础。此外，研究还开发了基于迁移学习的算法Flow2Spatial，该算法能够利用中间切片的图像或空间代谢结果及平行流投影值，重建高分辨率的蛋白质空间分布。这一策略显著减少了所需切片数量，降低了测量频次，从而节省了时间和成本。

**PLATO平台亮点**

PLATO平台具备高分辨率蛋白质映射能力，能够以25μm的空间分辨率对组织切片中的蛋白质进行详细分析，帮助研究人员理解蛋白质在不同细胞和组织区域的分布。同时，该平台在组织兼容性方面表现优异，能够适用于小鼠、大鼠及人类组织，极大增强了研究的适用范围。

在乳腺癌研究中，PLATO展现了其强大的应用潜力，通过高分辨率蛋白质映射，能够精确识别不同的肿瘤亚型，揭示关键失调蛋白质，为肿瘤的诊断及治疗提供新的思路。

**总结与展望**

PLATO结合了高效的微流控采样、微量蛋白质谱检测与人工智能技术，带来了空间蛋白质组学的重大突破。研究结果表明，在26分钟的色谱梯度下，PLATO能够精准鉴定2500种蛋白质，证明其在微量样本中解析复杂蛋白质组的卓越能力。同时，赛默飞在2023年推出的Orbitrap Astral也为这一领域带来了新的技术支持，实现了单细胞蛋白质的深度覆盖。

通过PLATO技术，研究人员能够在保持空间定位精度的同时，系统解析微米级组织区域的完整蛋白质表达网络，从“蛋白质检测”向“蛋白质景观重构”转型，提供新的研究和临床应用方向。

**专家访谈：赵方庆研究员**

Q1：如何解决微流控芯片上样本量少导致的蛋白检测数目不足的问题？

答：这是一个关键挑战。微量蛋白质的检测始终是难点，特别是在微流控芯片体系下，样本损失问题不能忽视。我们与国家蛋白质科学中心专家合作，系统优化样本制备流程，改进消化液体系，调整酶解时间，并优化质谱检测条件，以提高检测灵敏度与覆盖度。

Q2：Flow2Spatial算法如何处理不同切片之间的异质性？

答：我们采用质谱兼容的包埋剂，以保持组织切片的原始状态，避免影响质谱信号。同时，我们评估多种图像配准算法，最终选择最佳的算法进行应用，优化实验与计算，从而降低切片间的异质性。

Q3：PLATO平台在临床应用中的前景如何？未来有无扩展计划？

答：PLATO能精准解析蛋白质空间分布，为疾病研究提供了新工具。我们计划将该技术用于不同肿瘤样本的研究，构建更完整的空间蛋白组图谱，并持续优化平台，提高检测能力，增强与其他组学技术的兼容性，拓展其在生命科学和临床研究中的应用潜力。

**专家简介**

赵方庆，中国科学院动物研究所研究员兼全国重点实验室主任，国家杰出青年基金获得者，专注于前沿组学技术及其在生命科学中的应用，拥有百余篇高影响力的学术论文。为推动生物医疗领域的技术进步做出了重要贡献。

以上内容提供有关空间蛋白质组学的前沿研究，突显了泛亚电竞在生物医疗技术发展的角色。让我们期待这一领域能够带来更多的创新与突破，助力人类健康事业的发展。