MALDI-MSI空间代谢组

        代谢物是生物体内一系列生命活动的最终结果，也是复杂生物调控途径的新起点。例如人体摄取的营养物质既可以被肠道菌群作为代谢原料进行深度加工，而且菌群释放的代谢产物还可以反向调控人体各项机能。然而，代谢物在组织器官中并不是均一性分布的，以往基于组织匀浆的代谢组学检测方法容易将代谢物的空间变化信息均质化，隐藏代谢物在组织中的关键信息。例如肿瘤代谢重编程，既是肿瘤细胞从缺乏营养的微环境中获得营养物质的方式，也是肿瘤细胞与周围正常细胞（如免疫细胞和基质细胞）之间的代谢相互作用的方式，在组织中细胞构成的不同，代谢重编程也必然处于不同的状态中。

 

 

 

因此，基于MALDI-MSI和DESI-MSI等技术的非靶向、高灵敏度、宽覆盖和高化学特异性的成像方法，对于可视化代谢物在其天然状态下的空间分布和揭示生物现象背后的机制和规律至关重要。

|   技术路线

|   技术优势

|   经典案例1：空间代谢组结合多组学发现肾小管发育的关键机制

代谢被认为是发育过程中细胞分化的驱动因素，其中糖酵解、氧化磷酸化和其他生物合成途径的中间产物与表观遗传控制有关。在健康成人肾脏中，不同细胞类型的代谢途径差异很大，小管上皮细胞依赖于线粒体呼吸，足细胞依赖于糖酵解等。在胎儿肾脏中，肾元祖细胞（NPC）的自我更新和分化之间的微妙平衡是至关重要的，其中NPC的自我更新依赖于高糖酵解通量。该研究联合应用单细胞测序、MALDI-MSI空间代谢组等多组学技术研究了胎儿肾脏组织中细胞类型特异性代谢动力学，描述了发育中的人类肾脏发生过程中的代谢轨迹。发现线粒体长链脂肪酸代谢是PT1细胞亚群分化及近端小管发育至关重要的代谢物，并得到类器官研究的证实。

|   代表性文献

[1]. Zhao Y, Yu S, Zhao H, et al. Integrated multi-omics analysis reveals the positive leverage of citrus flavonoids on hindgut microbiota and host homeostasis by modulating sphingolipid metabolism in mid-lactation dairy cows consuming a high-starch diet. Microbiome. 2023;11(1):236.（北京农业大学动物科学与技术学院）IF=13.8

[2]. Lanfang Luo, Wenwu Ma, Kun Liang, et al. Spatial metabolomics reveals skeletal myofiber subtypes. Sci Adv. 2023 Feb 3;9(5):eadd0455.（中国科学院动物研究所）IF=11.7

[3]. Wang G, Qiu M, Xing X, et al. Lung cancer scRNA-seq and lipidomics reveal aberrant lipid metabolism for early-stage diagnosis. Sci Transl Med. 2022;14(630):eabk2756.（北京大学医学部系统生物医学研究所）IF=15.8

[4]. Yan Wang, Qian Tong, Shu-Rong Ma, et al. Oral berberine improves brain dopa/dopamine levels to ameliorate Parkinson’s disease by regulating gut microbiota. Signal Transduct Target Ther. 2021 Feb 24;6(1):77.（中国医学科学院北京协和医学院药物研究所）IF=40.0