前 言

幾乎所有復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象都發(fā)生在三維空間中?？臻g組學(xué)技術(shù)能夠在細(xì)胞原生微環(huán)境中測量細(xì)胞的分子特征,進而解析細(xì)胞相互作用的原理及組織形成機制。(Cancer Cell,2024 Oct 14;42 (10):1653-1675) 近年，空間多組學(xué)技術(shù)正逐步實現(xiàn)深度融合，國內(nèi)外多項研究通過關(guān)聯(lián)分析空間轉(zhuǎn)錄組與空間代謝組數(shù)據(jù)，從“因”“果”兩個層面更為深入地闡釋了細(xì)胞組織工作的生物學(xué)原理 (Journal of Pharmaceutical Analysis 13 (2023) 851e861)。

安捷倫作為全 球分析化學(xué)與生命科學(xué)研究領(lǐng)域的卓越方案供應(yīng)商，我們致力于為客戶提供可靠、經(jīng)濟、實用的儀器、試劑、軟件和服務(wù)。本文梳理匯總了與空間轉(zhuǎn)錄組及空間代謝組緊密相關(guān)的安捷倫前沿產(chǎn)品和研究方案，旨在為科研人員提供精準(zhǔn)的實驗分析工具，助力提升研究效率，推動空間組學(xué)研究的快速發(fā)展。

Agilent 空間多組學(xué)研究方案

Part 1：Agilent 產(chǎn)品助力

空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究

空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)實驗分析方法，主要依靠鋪設(shè)在載片上的寡聚脫氧胸腺嘧啶核苷酸 (dT) 探針捕獲對應(yīng)組織切片區(qū)域細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)的信使核糖核酸 (mRNA)。由于捕獲探針末端連接了能標(biāo)識空間位置信息的特定核酸序列 (spatial barcode)，進而通過測序技術(shù)，可分析獲得組織切片各位點不同基因的 mRNA 表達(dá)水平。

然而，現(xiàn)有的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)實驗方法成本高、捕獲面積小、與 H&E 染色不兼容等限制因素，也制約了該技術(shù)進一步的廣泛運用。(Nat Methods. 2024 Nov 19. doi: 10.1038/s41592-024-02501-5.)。Agilent 數(shù)款杰出產(chǎn)品可有效地幫助科研人員突破這些瓶頸，大幅提升研究效率。

1、Agilent SurePrint G3 

高密度定制長寡核苷酸芯片

基于安捷倫原位合成工藝制作的寡核苷酸芯片具有以下優(yōu)點：

◆ 面積大，密度高。覆蓋面積最高可達(dá) 11.31cm2，包含 974,016 個探針簇 (spot)

◆ 定制靈活，可按 x-y 坐標(biāo)在不同物理位置打印不同序列的寡核苷酸

◆ 成本低 

◆ 兼容蘇木精 - 伊紅 (H&E) 染色，

◆ 適配主流顯微鏡及自動化成像平臺。

目前，Agilent 提供四款不同規(guī)格的 SurePrint G3 定制化寡核苷酸芯片。

2、Agilent Dako CoverStainer

多功能染色封片機

Agilent 全自動組織染色平臺 

Dako CoverStainer

為了能更好地在后期數(shù)據(jù)分析過程中甄別、鑒定特定基因在組織不同區(qū)域的表達(dá)分布，需在組織切片透化前對其進行染色（如 H&E 染色），并通過顯微成像保留其形態(tài)學(xué)信息。Agilent Dako CoverStainer 系統(tǒng)在組織染色應(yīng)用中具有全自動化、支持編程、速度快、通量靈活、適用樣本范圍廣等優(yōu)勢。

3、Agilent BioTek Cytation

多功能成像平臺

Agilent BioTek Cytation 5

針對實驗過程中涉及的透化條件摸索，以及測序數(shù)據(jù)與形態(tài)學(xué)信息的關(guān)聯(lián)分析，實驗室需要建立熒光和彩色明場的快速自動成像及圖片處理能力。Agilent Cytation 及 Lionheart 自動成像平臺，能完全滿足空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究中的拍攝需求。

Agilent Cytation 及 Lionheart 自動成像平臺應(yīng)用于空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)實驗流程，具有以下優(yōu)勢：

01 圖像快速捕獲

平臺能實現(xiàn)整張組織的快速自動成像及無縫大圖拼接，防止拍攝時間過長導(dǎo)致 mRNA 降解。

組織切片自動多視野成像（10x Genomics Visium 芯片）

◆ 特有的彩色明場光源技術(shù)，自動優(yōu)化曝光及采集參數(shù) 

◆ Auto - ROI 功能實現(xiàn)低倍鏡預(yù)掃（如 1.25× 物鏡），高倍鏡精確成像（如 60x 物鏡）

◆ 兼具圖像自動聚焦和激光自動聚焦，適用于多種使用場景，保證聚焦準(zhǔn)確性

02、組織切片高清成像

03、探針陣列或定位框清晰成像

案例：Agilent 定制芯片成像

案例：10x Genomics Visium 芯片成像

04支持多通道熒光成像

案、例：10x Genomics Visium Imaging Test Slide 熒光成像

（紅: TRITC & 黃：Cy5 ）

Agilent 旗下多款多模式成像平臺適合空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，下表擇選部分展示：

4、Agilent Fragment Analyzer

片段分析儀

Agilent 5200/5300/5400 片段分析儀系統(tǒng)

從芯片上回收的 cDNA 產(chǎn)物、添加測序接頭后的 DNA 核酸文庫，都需要檢測其片段分布范圍。Agilent 基于自動化毛細(xì)管原理開發(fā)的 Fragment Analyzer 平臺，結(jié)合專屬的 DNF-474 高靈敏度 NGS 片段分析試劑盒，組成了空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)相關(guān)核酸質(zhì)控的最 佳方案。

突出優(yōu)點包括：

◆ 適用范圍廣，可精確區(qū)分 100bp-6,000bp 的核酸片段

◆ 分離程度高：在 100-1000bp 范圍內(nèi)，片段大小準(zhǔn)確性為偏差不超過 5% ，100-6,000bp 范 tz 圍內(nèi)，偏差不超過 10%

◆ 兼容微量樣本：可檢測濃度低至 5pg /μl 的核酸片段，上樣體積僅需 2μl

◆ 重復(fù)性好：相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過 2%

◆ 全自動操作：能夠?qū)崿F(xiàn)灌膠、進樣、電泳和分析的全流程自動化

◆ 檢測時間短：50 分鐘可完成 12 個樣本的檢測分析

DNF - 474 HS NGS Kit Quick Guide

Representative HS NGS DNA Ladder result using the Fragment Analyzer system with the DNF-474 HS NGS kit (1bp-6,000bp). Method: DNF-474-33 (short array). Peaks annotated by size (bp). RFU values may differ between instruments.

Part 2：Agilent 質(zhì)譜平臺助力

空間代謝組學(xué)研究

空間代謝組學(xué)是整合質(zhì)譜成像和代謝組學(xué) (Metabolomics) 技術(shù)，對動/植物組織中代謝物的種類、含量和空間分布進行精準(zhǔn)測定的技術(shù)。安捷倫與維科托聯(lián)合開發(fā)的 PIDESI-QTOF 質(zhì)譜成像平臺即可開展空間代謝組學(xué)研究。

單光子后電離質(zhì)譜成像技術(shù)（PIDESI)

解吸電噴霧被認(rèn)為是一種最小破壞性的電離方法。單光子后電離質(zhì)譜成像技術(shù)（PIDESI) 在解吸電噴霧裝置后引入一套光電離系統(tǒng)和高效離子傳輸管道，通過開、關(guān)紫外光電離源，實現(xiàn)對多種極性和非極性組分的高靈敏度空間成像，結(jié)合高分辨質(zhì)譜儀即可開展前沿性的空間代謝組研究。(https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03329)

PIDESI 在傳統(tǒng) DESI 模式的基礎(chǔ)上引入了光電離技術(shù)，極大增加了化合物的分析范圍。在正模式下，諸如神經(jīng)遞質(zhì)、非極性脂質(zhì)和膽固醇等均有顯著檢出，且化合物響應(yīng)強度顯著提升，實現(xiàn)了極性和非極性化合物同時成像。負(fù)模式下，在氨水-光電離組合模式 (aa-PIDESI) 進一步提升負(fù)離子模式的檢測能力。DESI 與 PIDESI 模式相結(jié)合，真正實現(xiàn)了代謝物的高靈敏、高覆蓋。(Anal. Chem. 2019, 91, 6616-6623.)。

6546 QTOF 高分辨質(zhì)譜

空間代謝組學(xué)研究通常使用高分辨質(zhì)譜儀進行數(shù)據(jù)采集，樣本的數(shù)據(jù)采集通常持續(xù)數(shù)小時，6546 QTOF MS 優(yōu)異穩(wěn)定性可提供最佳的數(shù)據(jù)質(zhì)量。采用 6546 QTOF MS 對酵母提取物連續(xù)進樣 18 小時， 51 種代謝物平均絕對質(zhì)量誤差 ≤ 1ppm 。> 95% 同位素譜圖保真度能夠極大提升代謝物鑒定的準(zhǔn)確度和可信度。

6560 IM-QTOF 離子淌度質(zhì)譜 

離子淌度質(zhì)譜根據(jù)分子的大小、形狀和電荷來分離分子，分離時間在毫秒級，能夠分離異構(gòu)體、消除溶劑峰和源內(nèi)碎裂導(dǎo)致的峰的干擾。上述優(yōu)勢使其特別適合用于開展空間代謝組學(xué)研究。6550IM-QTOF 采用低壓勻場漂移 (DTIMS) 技術(shù)，能夠在沒有標(biāo)準(zhǔn)品的情況下實現(xiàn)碰撞截面準(zhǔn)確測量。使用安捷倫高分辨率多重性分解 (HRdm 2.0) 軟件進行后處理，可實現(xiàn)高達(dá) 200 的淌度分辨率。

ChemVista 數(shù)據(jù)庫管理軟件助力代謝物注釋

空間代謝組研究中，代謝物鑒定通常采用一級質(zhì)譜數(shù)據(jù)和同位素譜圖進行，再結(jié)合 MS/MS 譜圖進行結(jié)構(gòu)確證。Agilent ChemVista 是一款獨立的軟件應(yīng)用程序，用于管理質(zhì)譜創(chuàng)建的譜庫。

它將來自多個質(zhì)譜庫的化合物詳細(xì)信息、保留時間和譜圖信息整合在一起。這些功能使您能夠：

◆ 訪問多個公共數(shù)據(jù)庫和精心優(yōu)化的譜庫

◆ 整理、管理、編輯或創(chuàng)建譜圖

◆ 預(yù)加載超過 250000 種化合物信息，其中超過 20000 種化合物的譜圖信息 

◆ 在 MassHunter 數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用程序中輕松實施鑒定工作流程

◆ 更可靠地鑒定化合物

Part 3：轉(zhuǎn)錄組與代謝組數(shù)據(jù)的

聯(lián)合分析

GeneSpring GX-MPP 軟件

Agilent Mass Profiler Professional (MPP) 軟件是一個功能強大的統(tǒng)計分析平臺，可用于基于質(zhì)譜數(shù)據(jù)的差異分析，以確定兩個或多個樣品組和變量之間的關(guān)系；MPP 與 GeneSpring GX 集成后，可允許在一個項目中將 MS（代謝組學(xué)或蛋白質(zhì)組學(xué)）和微陣列數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)錄組學(xué)）之間的通路關(guān)聯(lián)起來，從而實現(xiàn)真正的多組學(xué)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析。

標(biāo)簽：安捷倫