中外團(tuán)隊合作開發(fā)空間代謝組學(xué)定量新技術(shù) 揭示腦卒中后遠(yuǎn)程代謝重塑

2025年08月21日 08:36:58 來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池點擊量：4339

，復(fù)旦大學(xué)與荷蘭萊頓大學(xué)團(tuán)隊在《Nature Metabolism》發(fā)表研究，開發(fā)出一種基于¹³C標(biāo)記酵母提取物內(nèi)標(biāo)的質(zhì)譜成像方法，實現(xiàn)了200多種代謝物的空間精準(zhǔn)定量，克服了傳統(tǒng)技術(shù)定量可靠性低的局限。

　　2025年8月5日，國際權(quán)威期刊《Nature Metabolism》在線發(fā)表了復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院與荷蘭萊頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心合作的一項研究成果。該研究開發(fā)了一種基于質(zhì)譜成像（MSI）的空間定量代謝組學(xué)檢測方法，突破了傳統(tǒng)技術(shù)在定量能力與跨樣本比較方面的局限，并首次發(fā)現(xiàn)腦卒中發(fā)生后，同側(cè)大腦皮層中組織學(xué)未見損傷的遠(yuǎn)離區(qū)域會出現(xiàn)長期且顯著的代謝重編程。

　　空間代謝組學(xué)作為空間生物學(xué)的重要分支，能夠在原生微環(huán)境中定位代謝物的空間分布，揭示組織與細(xì)胞間的代謝異質(zhì)性。然而，由于基質(zhì)效應(yīng)、離子源內(nèi)裂解、加合物形成等技術(shù)偽影，以及常見的批次效應(yīng)，傳統(tǒng)質(zhì)譜成像難以實現(xiàn)跨區(qū)域、跨樣本的可靠定量，尤其是對水溶性代謝物的分析面臨較大挑戰(zhàn)。

　　針對這一難題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出使用¹³C標(biāo)記酵母提取物作為內(nèi)標(biāo)，對組織切片中的代謝物數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一校正與歸一化。相較于傳統(tǒng)方法，該策略能更敏感地識別具有生物學(xué)意義的代謝變化，實現(xiàn)了對200多種代謝物的相對定量及部分代謝物的絕對定量，并在小鼠腦和腎臟組織中驗證了其廣泛適用性。

　　在研究應(yīng)用中，團(tuán)隊以小鼠腦卒中模型為對象，系統(tǒng)描繪了卒中后梗死核心區(qū)及周邊區(qū)域的代謝動態(tài)變化。值得注意的是，研究首次發(fā)現(xiàn)，在組織學(xué)未受損的同側(cè)感覺運動皮層中，也存在顯著的代謝重塑：卒中后第7天，具有神經(jīng)保護(hù)作用的賴氨酸水平上升，而興奮性氨基酸谷氨酸水平下降，提示該區(qū)域在亞急性期發(fā)生了適應(yīng)性代謝調(diào)整；至第28天，雖然賴氨酸與谷氨酸水平基本恢復(fù)，但與細(xì)胞脆弱性相關(guān)的尿苷二磷酸N-乙酰葡糖胺(UDP-GlcNAc)和亞油酸仍持續(xù)處于低水平，表明該區(qū)域可能存在長期代謝易損性。研究強調(diào)，未使用內(nèi)標(biāo)的傳統(tǒng)歸一化方法無法檢測到這些差異。

　　該技術(shù)顯著提升了空間代謝組學(xué)的定量可靠性，為代謝機(jī)制研究和臨床診斷應(yīng)用提供了新基礎(chǔ)。研究團(tuán)隊同時指出，代謝物注釋 uncertainty 仍是當(dāng)前領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)之一，未來將結(jié)合激光捕獲顯微切割等正交技術(shù)，進(jìn)一步提升注釋準(zhǔn)確性與生物學(xué)解釋深度。

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