新品发布｜博奥晶典强势推出SpaceM空间代谢组技术服务，打造空间多组学新战舰

空间代谢组学是目前日益火热的空间多组学中一个新兴的方向，可以实现代谢组学信息与空间信息的结合，为传统代谢组学分析提供全新的可视化视角和多维的信息深度。

博奥晶典独有的高分辨率、高精度的 SpaceM 空间代谢组技术服务，可以通过对组织切片进行二次离子质谱扫描，获得每个像素点的代谢组数据，结合数据分析软件，实现组织切片中单细胞核分辨率的空间代谢组图谱绘制，发现研究者感兴趣的代谢物在组织原位的空间分布，寻找组织不同区域目标代谢物含量的差异。

01 什么是空间代谢组学?

细胞内的生命活动是由 DNA、RNA、蛋白质以及小分子的代谢产物来共同作用的，上游的核酸、蛋白质等大分子的功能性变化最终会体现于代谢层面，因此代谢组是基因调控和蛋白调控的最后结果，是生物学的终端信息。基因组学、转录组学和蛋白组学能告诉我们可能发生什么，而代谢组学则是告诉我们已经发生了什么。代谢组学就是研究生物体所有代谢产物种类、数量和变化规律的科学。利用 LC-MS 可以进行靶向和非靶向代谢组学检测，但是 MS 没有提供有关生物样品中代谢物的时空分布信息。

空间代谢组学（Spatial Metabolomics）基于质谱成像（Mass Spectrometry Imaging，MSI）原理开发，能够直接从生物组织中获得大量已知或未知的内源性代谢物和外源性药物等分子的结构、含量和空间分布信息，避免通过匀浆处理样本而造成代谢物空间信息丢失，从而能够精准定位组织中代谢物的原位分布。

02 SpaceM 空间代谢组学技术服务介绍

博奥晶典 SpaceM 空间代谢组学平台，是一个集空间代谢实验和分析于一体的综合性平台。该平台由两部分组成：二次离子质谱和数据分析套件。待检测的冷冻组织切片通过高分辨率质谱进行分析，得到每个位置的代谢特征。然后这些数据经过一系列的软件算法处理，可以得到单细胞级别的数据可视化和细胞分型。我们可以从一张切片上得到每个细胞的代谢物特征，并利用这些特征对细胞进行分群和差异分析。

03 SpaceM 空间代谢组技术服务优势

(1)

业内唯一亚微米级分辨率的空间代谢组学技术服务

博奥晶典空间代谢组学服务将高空间分辨率和高质谱分辨率相结合，可以对 400 um x 400 um 大小的组织切片扫描生成 256x256 pixel 空间代谢组学数据，每个像素点大小约为 1.5 um， 小于细胞核大小，实现代谢物的高清空间定位。

(2)

具备了空间转录组和空间代谢物组多组学技术服务能力

博奥晶典在已有的空间转录组（兼容新鲜冰冻组织/石蜡组织）技术服务的基础上，拓展了空间代谢组学技术服务，真正实现了空间水平上转录组和代谢组的联合解析，在单细胞时空组学定位到感兴趣的差异基因和分子通路的基础上，可进一步展示目标代谢物的空间位置信息，助您多维度、多角度解析样本信息。

(3)

拥有人类疾病相关代谢数据库，快速定位目标代谢物

建立了几千种与代谢性疾病相关的代谢物分子数据库，助您快速定位各类疾病研究的目标代谢物，揭示代谢物相关分子通路，为您提供有关人体代谢物的详细信息。

(4)

产生了各类组织空间代谢组学稳定的实验数据

博奥晶典拥有具体、完善的空间代谢组学实验流程，已在肺、肾、肝等组织中实际开展实验，获得不同组织空间位置上的代谢物表达特征，为您提供各类组织单细胞水平空间转录组解析经验。

(5)

提供完整的一站式空间代谢组学数据分析服务

博奥晶典提供了空间代谢组学技术从实验到分析的全套解决方案，独有的分析软件可以进行细胞分割，获得细胞-代谢物矩阵，高质量完成代谢物数据上的细胞聚类和差异分析，实现空间位置上目标代谢物的位置分布和含量特征分析。

04 SpaceM 空间代谢组应用方向

（1） 肿瘤免疫： 肿瘤代谢生物标志物、肿瘤代谢微环境、肿瘤免疫应答与逃逸、肿瘤代谢重编程

（2） 发育生物学： 器官与胚胎发育代谢调控与代谢图谱

（3） 药物研发 ： 药效作用机制、药代动力学、药物毒理学

（4） 疾病病理学：病灶中心代谢分子机制、内源性与外源性代谢物研究

（5） 植物学： 植物生物与非生物胁迫，植物环境互作，药用植物成分定位

05 SpaceM 空间代谢组结果展示

SpaceM 空间代谢组技术可以获得 400um x 400um 大小的组织切片上每个点的数据，然后利用代谢数据进行细胞核定位、单细胞聚类分群和差异代谢物比较、以及其他高级分析。

下面以小鼠肾组织为例展示一下 SpaceM 空间代谢组的分析结果。

（1） 小鼠新鲜肾组织进行 OCT 包埋冷冻，制作 10-20um 厚度切片，SIMS 扫描得到空间代谢组数据

（2） 空间代谢组数据分析，利用标志性代谢物信息定位细胞核

（3） 基于细胞核像素分布信息和代谢物丰度信息，生成细胞核-代谢物表达矩阵，基于矩阵进行细胞聚类分群、细胞空间分布展示和差异代谢物分析

06 SpaceM 空间代谢组数据可以获得哪些信息？

SpaceM 空间代谢组通过对组织切片进行单细胞核定位、聚类分群和差异分析，可以解析组织中细胞亚群的位置、分布和代谢差异，有助于疾病、发育过程中代谢微环境和相关分子机制的研究。

（1）SpaceM 可以得到组织切片上每个细胞核的位置和代谢特征，并对细胞核进行聚类分群和可视化

肝脏是一个重要的代谢器官，由六角形的肝小叶重复组成。肝脏代谢机制的空间异质性已通过免疫组化、转录组学和表观基因组学进行了研究，但尚未有单细胞水平的空间代谢图谱绘制。以下就是对小鼠肝脏中央静脉（CV）区域的组织切片进行空间代谢组学分析的结果[1]。
利用代谢组数据将肝 CV 附近的肝细胞分为了四个亚群 C1、C2、C3、C4，此外还发现了 Kupffer 细胞、内皮细胞亚群 C1 和 C2。

（2） 在组织切片中实现单细胞亚群定位后，即可比较不同细胞亚群的空间分布差异。

对 4 个肝细胞亚群至中央静脉的距离进行了统计，发现一类富集在 CV 周围的肝细胞（C1 肝细胞亚群），与已有的 liver zonation 研究一致。

（3） SpaceM 还可比较不同空间位置的细胞代谢特征的差异。

为了研究肝组织中距离 CV 不同距离的区域代谢物的表达变化，以 CV 为圆心，以不同距离为半径画同心圆，划分 9 个 zone。对这 9 个 zone 的代谢物进行比较，发现 6 种代谢物在各 zone 中的表达呈现梯度下降趋势（图10），与 2017 年发表的 Nature 文章结果一致（图11）。

通过 SpaceM 空间代谢组，可以对小鼠的肝脏切片中央静脉（CV）区域进行分析，并对细胞的亚型和代谢特征进行空间上的详细描绘。

总结

博奥晶典 SpaceM 空间代谢组平台能够在无标记条件下直接对生物组织切片进行扫描分析，高效检测感兴趣代谢物的相对含量，并能精准定位其空间分布。并能精准定位不同化合物的 空间分布，有利于肿瘤和疾病进展过程中微环境的解析和生物标志物的发现，在肿瘤、糖尿病、心脑血管疾病、神经类疾病和发育缺陷等代谢相关疾病分子机制研究，以及药物筛选、药物研发等的研究上产生极大的推动作用，在精准医学、转化医学、临床研究以及基础生命科学研究领域具有非常重要的应用前景。

参考文献

[1] Yuan Z, Zhou Q, Cai L, Pan L, Sun W, Qumu S, Yu S, Feng J, Zhao H, Zheng Y, Shi M, Li S, Chen Y, Zhang X, Zhang MQ. SEAM is a spatial single nuclear metabolomics method for dissecting tissue microenvironment. Nat Methods. 2021 Oct;18(10):1223-1232.