在精准医学与生命科学研究不断向微观纵深的今天,“看得见的蛋白空间分布”已成为破解疾病机制、推动临床转化的关键突破口。而实现这一目标的核心技术——空间蛋白质组学,正凭借 “保留蛋白原位空间信息+精准定量蛋白表达” 的双重能力,彻底改变传统蛋白质组学“失活、失位”的研究局限。
从肿瘤微环境中免疫细胞与癌细胞的“攻防博弈”定位,到大脑特定脑区神经退行性病变的蛋白异常分布追踪;从胚胎发育关键蛋白的时空动态解析,到临床病理样本中诊断标志物的精准挖掘——空间蛋白质组学已成为肿瘤研究、神经科学、发育生物学及临床转化等领域的 “刚需工具”。
目前,该领域已涌现出多种技术平台,其中,后起之秀CellScape凭借独特的技术优势,在众多平台中脱颖而出。本文将深度拆解5大技术的核心原理,并揭秘CellScape的“突围密码”!(文末直击5种技术对比)
成像质谱流式技术(lmaging Mass Cytometry,IMC)通过金属元素标记特异性抗体,通过激光降解抗体释放标签,结合质谱检测金属信号强度,实现蛋白定量;同时借助流式成像获取信号空间位置,兼具质谱的高特异性与成像的空间定位能力。
核心原理是质谱流式(金属标签抗体+激光剥蚀)。
IMC技术原理图
Cell DIVE单细胞空间蛋白检测平台,采用“多轮免疫荧光染色-成像-信号淬灭”循环策略,每轮标记少数几种蛋白,通过多轮组合实现数十至百种蛋白的检测,依托高分辨成像锁定空间分布。
核心原理是多重循环免疫荧光(抗体剥离+多轮成像)。
Cell DIVE技术原理示意图
GeoMx Digital Spatial Profiler(DSP)是NanoString Technologies推出的新一代空间多靶标分析系统,利用DSP Oligo标记抗体和免疫荧光标记抗体对样本孵育;再通过显微扫描获取的荧光标记图像,再人工圈选ROI(感兴趣区域),用紫外光切割释放该区域内抗体偶联的寡核苷酸标签,通过测序或nCounter技术定量蛋白。
核心原理是寡核苷酸标签+NGS。
GeoMx DSP技术原理示意图
CODEX技术利用带有荧光条形码的抗体探针靶向结合蛋白,通过多轮荧光成像与解码,将荧光信号与蛋白种类、空间位置对应,实现大规模蛋白的原位定量。
核心原理是多重循环荧光原位杂交(DNA偶联抗体+荧光成像)。
CODEX技术原理示意图
CellScape™ Precise Spatial Proteomics (PSP) 超分辨单细胞空间蛋白质成像分析系统以“与荧光染料偶联的特异性抗体”靶向目标蛋白,通过“多轮循环荧光标记-超高分辨成像”放大信号并获取空间坐标,再经算法解码荧光指纹、分割细胞,可实现在单细胞/亚细胞水平、组织空间原位对超多重蛋白质进行高分辨率成像和精准定量。
核心原理是多重循环免疫荧光(抗体剥离+多轮成像)。
CellScape技术原理示意图
1.染色:采用与荧光染料偶联的特异性抗体标记目标蛋白。在一次反应循环中可对样本进行多达5种荧光标记抗体的检测。
2.成像:通过多曝光 HDR 图像融合技术,精准捕获最暗与最亮细胞的荧光信号,将图像数据转化为定量流式点图,记录每个细胞的详细表型信息。
3.漂白:使用EpicIF溶液过滤光漂白,温和消除荧光信号,准备下一轮染色。
4.重复:重复进行染色-成像-漂白流程,理论上能测量几乎无限种的生物标志物。
1.超大成像面积(44mm*16mm)
2.超高分辨率(182nm/pixel),亚细胞水平
3.高动态范围(HDR)成像,同时准确捕捉高表达和低表达的蛋白靶标
4.EpicIF(循环免疫荧光增强型光漂白)技术,温和擦除几乎任何荧光团的荧光信号,保持组织完整性
5.超大抗体库,支持个性化定制
6.全自动化微流控设计:可全自动进行循环染色、成像和信号移除,实现24小时全天候连续采集数据
7.兼容石蜡包埋(FFPE)、新鲜冷冻(FF)及组织微矩阵(TMAs)芯片样本
8.非破坏性:支持原芯片二次加抗体检测
综上所述,不同平台在技术原理、抗体连接方式、成像方式、信号去除方式等维度各有侧重,而CellScape之所以能成为科研与临床转化的“优选方案”,核心在于其精准击中了当前技术应用的 3 大痛点:
传统技术常面临“高表达蛋白信号饱和、低表达蛋白信号丢失”的难题,而CellScape通过多曝光HDR图像融合技术,可同时精准捕获从低丰度调控蛋白到高丰度结构蛋白的信号,实现全表达谱的无偏定量 —— 这对挖掘肿瘤异质性中“少数关键蛋白标志物”至关重要。
循环染色是实现超多重蛋白检测的核心,但传统漂白技术易损伤组织结构、影响后续检测。CellScape的EpicIF增强型光漂白技术,可温和擦除各类荧光团信号,同时完整保留组织形态与蛋白活性,为多轮循环检测的稳定性提供保障。
临床珍贵样本(如FFPE病理切片)往往“用一次少一次”,CellScape支持原芯片二次加抗体检测——无需重新制备样本,即可补充检测新的靶标蛋白,大幅降低样本损耗,尤其适配临床转化中“样本稀缺、需多维度验证”的场景。
此外,CellScape的182nm/pixel超高分辨率能实现亚细胞水平的蛋白定位;再搭配“兼容FFPE/FF/TMA多类样本+超大抗体库+个性化定制”的灵活特性,使其成为连接“基础研究蛋白机制”与“临床诊断标志物开发”的桥梁。
无论是解析复杂微环境的空间互作,还是推动临床样本的高通量筛查,CellScape都以“高精准、高灵活、高兼容”的技术优势,为空间蛋白质组学研究提供了更高效的解决方案——这正是其能在技术红海中断层领跑的核心逻辑。
南京安悦生物(anyue-bio)是一家生命科学技术服务企业,专注于提供领先的多组学技术与生物信息分析一体化解决方案。公司以“精准解析、智慧赋能”为核心理念,致力于为科研机构、医疗机构及企业客户提供从样本处理、数据生成到深度挖掘的全链条服务。亿科安悦生物旨在通过多维度、跨层次的组学整合分析,助力客户在疾病机制探索、生物标志物发现、药物靶点筛选及临床转化研究中突破关键瓶颈,推动生命科学研究和精准医疗的发展。

