Cell-type-resolved spatial proteogenomics from matched genome and proteome of the same cells
本文介绍了一种结合深度视觉蛋白质组学与改进型提取工作流的新方法，该方法通过从流穿液中捕获基因组 DNA 并从吸头中捕获肽段，实现了对存档 FFPE 组织中匹配的基因组和蛋白质组数据进行细胞类型解析的空间蛋白质组基因组学分析。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
想象一下，你拥有一块极其珍贵且微小的拼图碎片——来自肿瘤的一个单细胞。通常情况下，科学家们必须做一个艰难的选择：是拆解它以读取其“说明书”（基因组/DNA），看看里面隐藏着哪些突变？还是分析它的“工人”（蛋白质），以观察这个细胞实际在做什么？如果他们选择其中之一，就会失去另一个。这就像是通过观察蓝图或聆听引擎声来了解一辆汽车，但两者永远无法同时进行。
在这项研究中，研究人员发现了一个聪明的技巧，可以从完全相同的同一块微小组织中同时获取蓝图和引擎声，而无需将其一分为二。
魔法技巧：“让 DNA 飞越的筛子”
团队使用了一种实验室中的标准工具，称为 Evotip。可以将这个吸头想象成一个超细的筛子或网。当他们把经过消化的细胞部分“汤液”倒入这个筛子上时，该筛子的设计旨在捕捉“工人”（多肽/蛋白质），以便稍后进行研究。通常情况下，除了被捕捉到的东西之外，其他所有漏掉的东西——即从底部滴下的液体——都会被当作垃圾丢弃。
研究人员意识到，这种“垃圾”液体实际上包含了基因组 DNA，即细胞的说明书。在实验中，他们发现当他们把“汤液”倒在筛子上时：
- 多肽（工人）被卡在了网上。
- DNA（蓝图）则顺着孔洞滑落，掉进了下方的收集杯中。
他们用实验室培养的细胞（HeLa 和 A375）测试了这一方法，发现该筛子能捕捉到流经液体的 85–95% 的 DNA，样本量范围从 50 到 1,000 个细胞不等。这是一种清晰的分离：DNA 干净利落地穿透而过，而多肽则留在原地。所谓的“垃圾”并非垃圾，而是第二个宝库。
让陈旧、僵硬的样本也能奏效
大多数医学样本都是保存在一种名为石蜡（FFF/FFPE）的特殊蜡中以保持其稳定性。这个过程虽然非常有利于保持组织的形状，但它也像强力胶一样，会将 DNA 粘在蛋白质上，并将 DNA 破碎成细小、杂乱的碎片。
为了解决这个问题，团队在将样本倒入筛子之前增加了一个快速的微波步骤。这种热量起到了“除胶剂”的作用，使 DNA 变得松动，从而能够再次流过筛子。这个简单的步骤将他们回收的 DNA 量提升了约 50%。即使是面对这些坚硬、陈旧的样本，他们发现仅需 700 个微小的激光切割组织片（每片厚度为 5 µm），就能产生约 200 pg 的 DNA。这足以构建完整的细胞遗传密码库，同时同一份组织仍能提供对其蛋白质组的深度观察。
解开黑色素瘤之谜
团队将这种方法应用于人类黑色素瘤（皮肤癌）组织。他们使用高科技相机和人工智能，根据细胞的“制服”（如 SOX10、CD44 和 PRAME 等标记物）来识别特定的细胞群。随后，他们使用激光精准地切出仅含 PRAME 阳性细胞和仅含 PRAME 阴性细胞的部分，并保持它们独立。
由于他们拥有来自完全相同细胞群的 DNA 和蛋白质，他们能够清晰地看到癌症演化的故事：
- 他们在两组细胞中都发现了 BRAF V600E 突变。这证实了这是一个早期事件，就像点燃火灾的火星一样，存在于所有的癌细胞中。
- 然而，他们发现 NRAS Q61K 突变和破损的 CDKN2A 基因仅存在于 PRAME 阳性组中。这证明了这些变化发生在较晚阶段，创造了一个独特的亚克隆。
如果没有这种方法，他们不得不将所有细胞混合在一起，可能会错过这些特定的差异。通过将突变直接与它产生的蛋白质联系起来，他们可以将“基因型”（突变）和“蛋白质型”（蛋白质结果）作为一个关联的整体故事来解读。
这意味着什么
论文表明，这种“流经共分离”方法无需需要昂贵的新型机器或破坏样本即可实现。它将一个通常被浪费掉的步骤转化为了从同一细胞中读取基因组和蛋白质组的强大新途径。
研究人员建议，如果将此方法应用于大规模患者群体（超过一千人），它可以帮助科学家绘制出精确的图谱，展示癌症突变如何改变肿瘤不同部位的蛋白质行为。但就目前而言，他们仅仅证明了从同一片微小的生命切片中获取这两个关键层级的信息是完全可能的，并证明了那个“垃圾桶”里其实一直藏着一座金矿。
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