L CMomics 是基于激光顯微切割（Laser CaptureMicrodissection，LCM）的空間多組學(xué)（omics）方案：針對(duì)組織空間中特定的細(xì)胞群、單細(xì)胞或亞細(xì)胞，利用激光顯微切割技術(shù)將目標(biāo)細(xì)胞進(jìn)行分選，分選之后的細(xì)胞進(jìn)行基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組等組學(xué)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析。該技術(shù)平臺(tái)已成功應(yīng)用于癌癥、干細(xì)胞、神經(jīng)科學(xué)、生殖、發(fā)育生物學(xué)、類(lèi)器官、植物和海洋生物等領(lǐng)域。

激光捕獲顯微切割（LCM）技術(shù)整合了紅外捕獲激光與紫外切割激光的優(yōu)勢(shì)：紅外激光可在溫和條件下 “抓取” 目標(biāo)細(xì)胞，最大程度保留核酸、蛋白質(zhì)等生物分子的完整性；紫外激光則能快速、精準(zhǔn)地切割致密或復(fù)雜組織，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞、細(xì)胞群甚至特定組織區(qū)域（如腫瘤浸潤(rùn)前沿、癌巢）的分離。該技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于空間分辨率高（可定位切割低至20μm 區(qū)域）、樣本兼容性廣（支持各種切片、涂片樣本）、下游分析靈活（可銜接RNA 測(cè)序（RNA-seq）、實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）、下一代測(cè)序（NGS）、蛋白質(zhì)組學(xué)等多種技術(shù)），完美解決了傳統(tǒng)“bulk 分析” 無(wú)法區(qū)分細(xì)胞來(lái)源、掩蓋細(xì)胞異質(zhì)性的問(wèn)題。當(dāng)與特征明確的表型標(biāo)記（如抗體）相結(jié)合時(shí)，該方法可以精確提供深度的、空間定義的和細(xì)胞類(lèi)型指導(dǎo)的多組學(xué)分析。LCM技術(shù)的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)研究中 “批量分析混合細(xì)胞” 的局限，能在顯微鏡下精準(zhǔn)捕獲單個(gè)細(xì)胞或特定細(xì)胞亞群，為深入探索疾病異質(zhì)性、分子分型及預(yù)后機(jī)制提供了強(qiáng)有力的工具。

（一）LCMomics：空間基因組——食管癌早期病變與食管癌演化特征[1]

癌細(xì)胞的出現(xiàn)往往經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的癌前演變，研究正常細(xì)胞到癌前病變，再到癌細(xì)胞的基因組演化過(guò)程，對(duì)于理解癌癥發(fā)展機(jī)制，發(fā)展癌癥早期診療手段，都具有重大意義。LCMomics空間基因組技術(shù)為解析癌細(xì)胞的基因組演變提供了必要的手段。

收集45例ESCC患者的不典型增生和癌組織樣本（TD隊(duì)列），13例無(wú)ESCC患者的不典型增生樣本（NTD隊(duì)列）。經(jīng)激光捕獲顯微切割分離正常食管上皮細(xì)胞、低級(jí)別不典型增生，高級(jí)別不典型增生和癌細(xì)胞，分別進(jìn)行全外顯子測(cè)序和低深度全基因組測(cè)序，分析體細(xì)胞突變、拷貝數(shù)變異（CNAs）等，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)評(píng)估克隆關(guān)系。

突變負(fù)荷相似：TD隊(duì)列中，高級(jí)別不典型增生（HD）的突變負(fù)荷與ESCC相近，低級(jí)別不典型增生（LD）較低；NTD隊(duì)列突變負(fù)荷顯著低于TD隊(duì)列。ESCC和不典型增生樣本都有大量的C>T轉(zhuǎn)換。

突變景觀相似：ESCC相關(guān)驅(qū)動(dòng)基因在不典型增生樣本中高頻出現(xiàn)，如TP53突變?cè)诓坏湫驮錾鷺颖局蓄l率達(dá)95.6% ，表明其在ESCC進(jìn)展中發(fā)生較早。

樣本間異質(zhì)性明顯：TD隊(duì)列中，不典型增生與ESCC樣本間異質(zhì)性高，不典型增生樣本亞克隆突變多。如患者P1中，不同不典型增生樣本與ESCC樣本的突變重疊少。

拷貝數(shù)變異（CNAs）出現(xiàn)早：ESCC發(fā)展早期存在CNAs，且在不典型增生和ESCC樣本中模式相似。常見(jiàn)的CNAs包括3q、5p等區(qū)域的擴(kuò)增和3p等區(qū)域的缺失，3q擴(kuò)增可能在惡性轉(zhuǎn)化初期出現(xiàn)。

TP53“雙打擊”失活是關(guān)鍵事件：TP53突變傾向于作為主干突變，TD隊(duì)列中多數(shù)不典型增生和ESCC樣本存在TP53突變且伴有雜合性缺失（LOH），而NTD隊(duì)列中少見(jiàn)，提示TP53完全失活對(duì)ESCC發(fā)展至關(guān)重要。

（二）LCMomics：空間基因組——3D基因組圖譜揭示人類(lèi)胰腺癌前病變的多灶性[2]

胰腺上皮內(nèi)瘤變(PanIN)是胰腺癌（尤其是胰腺導(dǎo)管腺癌，PDAC）最常見(jiàn)的前體，其體積小且在人體內(nèi)難以接近，無(wú)法肉眼識(shí)別，研究起來(lái)具有很大困難。傳統(tǒng)的2D組織學(xué)切片方法無(wú)法全面了解PanIN的數(shù)量、尺寸、形狀及其在組織內(nèi)的連通性，無(wú)法深入了解早期癌癥的發(fā)展。

通過(guò)分析46個(gè)大體正常的人胰腺大塊樣本(從宏觀上看似乎是健康的，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的癌變或其他疾病病變)，使用機(jī)器學(xué)習(xí)流程CODA，在單細(xì)胞分辨率下進(jìn)行定量3D組織學(xué)重建，了解PanIN的數(shù)量、尺寸、形狀及其在組織內(nèi)的連通性。作者開(kāi)發(fā)了一種3D建模工作流程，指導(dǎo)多區(qū)域顯微切割以及靶向和全外顯子組測(cè)序，闡明PanIN之間和內(nèi)部的遺傳異質(zhì)性。

平均每立方厘米有13個(gè)PanIN，推測(cè)一個(gè)正常成人胰腺中可能含有數(shù)百個(gè)PanIN，幾乎全部具有致癌KRAS突變。

大多數(shù)PanIN起源于具有不同體細(xì)胞突變譜的獨(dú)立克隆。

某些空間連續(xù)的PanIN含有多個(gè)KRAS突變，不同的KRAS突變定位在這些腫瘤內(nèi)的不同細(xì)胞亞群，表明這些細(xì)胞亞群是多克隆起源。

體細(xì)胞突變，包括KRAS基因的熱點(diǎn)突變、CDKN2A和TP53等腫瘤抑制基因的失活突變，驅(qū)動(dòng)了PanIN的發(fā)生和發(fā)展。

（三）LCMomics：空間轉(zhuǎn)錄組——激光顯微切割系統(tǒng)助力解釋小鼠行為模式的神經(jīng)機(jī)制[3]

多巴胺是獎(jiǎng)賞動(dòng)機(jī)的重要神經(jīng)機(jī)制。伏隔核（NAc）與腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）形成相互連接，可以直接和間接的方式調(diào)節(jié)多巴胺神經(jīng)元的活動(dòng)。NAc神經(jīng)環(huán)路功能變化是獎(jiǎng)賞學(xué)習(xí)的重要神經(jīng)基礎(chǔ)，而NAc功能障礙與抑郁癥和藥物成癮等腦疾病有密切關(guān)系。研究表明，伏隔核的內(nèi)外側(cè)亞區(qū)（NAcLat和NAcMed）中的神經(jīng)元在動(dòng)機(jī)行為中扮演著相反的角色，對(duì)獎(jiǎng)賞刺激的反應(yīng)、接受輸入的大腦區(qū)域以及轉(zhuǎn)錄譜均不同。

研究人員使用體內(nèi)單細(xì)胞分辨率鈣成像，發(fā)現(xiàn)NAc的內(nèi)側(cè)和外側(cè)殼亞區(qū)（NAcMed，NAcLat）中存在不同的獎(jiǎng)勵(lì)編碼模式。獎(jiǎng)勵(lì)消耗（Reward consumption）會(huì)增加NAcLat活性，但會(huì)降低NAcMed活性。通過(guò)進(jìn)行位置特異性RNA-SEQ（Geo-SEQ），揭示了與NAcMed和NAcLat突觸形成和功能相關(guān)的基因在空間上的不同表達(dá)模式?？臻g轉(zhuǎn)錄分析還表明，神經(jīng)降壓素(NTS)標(biāo)記了一組NAcLat神經(jīng)元，可卡因和苯丙胺調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄蛋白(Cartpt)標(biāo)記了一組NAcMed神經(jīng)元，為未來(lái)在生理和病理?xiàng)l件下對(duì)NAc亞區(qū)的遺傳解剖提供了一個(gè)框架。

揭示大腦伏隔核不同亞區(qū)的獎(jiǎng)賞編碼特征。

微型顯微鈣成像和環(huán)路示蹤技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)NAc神經(jīng)元對(duì)獎(jiǎng)賞的反應(yīng)存在巨大的異質(zhì)。

利用空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，揭示了NAcLat 和NAcMed在轉(zhuǎn)錄組水平上的巨大差異，并鑒定了Nts-陽(yáng)性的神經(jīng)元作為NAcLat的代表和Cartpt-陽(yáng)性的神經(jīng)元作為NAcMe的代表。

提供了對(duì)NAc功能更全面的理解，并將有助于未來(lái)開(kāi)發(fā)治療獎(jiǎng)賞相關(guān)疾病（如藥物成癮和抑郁癥）的新型治療策略。

（四）LCMomics：空間轉(zhuǎn)錄組——內(nèi)臟痛和軀體痛特異性識(shí)別傳導(dǎo)的神經(jīng)和分子機(jī)制[4]

疼痛是一種不愉快的感覺(jué)，被稱(chēng)為“第五大生命體征”，是機(jī)體自我防御的一種反應(yīng)。近年來(lái)，人們對(duì)大腦高級(jí)中樞調(diào)節(jié)疼痛的神經(jīng)環(huán)路和分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)取得了重大突破。然而，大腦特異性處理來(lái)自身體不同部位的痛覺(jué)信息并產(chǎn)生不同感覺(jué)和行為的具體機(jī)制仍未闡明。從位置上劃分，疼痛有兩個(gè)主要來(lái)源：內(nèi)臟和軀體。內(nèi)臟疼痛和軀體疼痛有密切的聯(lián)系，并受到多個(gè)相同腦區(qū)的調(diào)控，但兩者本質(zhì)上是兩種不同的痛覺(jué)形式。由于內(nèi)臟和軀體的痛覺(jué)信息在大腦中被特異性識(shí)別編碼的機(jī)制不明，目前臨床上多數(shù)的鎮(zhèn)痛藥物和治療手段無(wú)疼痛類(lèi)型靶向性，對(duì)機(jī)體有較大的副作用。因此，探討特異性識(shí)別傳導(dǎo)內(nèi)臟疼痛和軀體疼痛神經(jīng)分子機(jī)制迫在眉睫。

為了研究PVH在內(nèi)臟痛和軀體痛中的反應(yīng)，研究人員使用Tet-off病毒系統(tǒng)并結(jié)合c-Fos染色來(lái)研究PVH中由內(nèi)臟痛和軀體痛激活的神經(jīng)群體。通過(guò)結(jié)直腸擴(kuò)張（CRD）構(gòu)建小鼠的內(nèi)臟痛模型，通過(guò)機(jī)械刺激（VFF）構(gòu)建小鼠的軀體痛模型。對(duì)CRD和VFF分別激活的PVH神經(jīng)元（表達(dá)mCherry的紅色熒光神經(jīng)元和c-Fos染色的綠色熒光神經(jīng)元）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)，大約40.68%的PVH神經(jīng)群僅對(duì)內(nèi)臟痛有反應(yīng)，36.65%僅對(duì)軀體痛有反應(yīng)，而23.67%對(duì)兩者都有反應(yīng)。提示PVH腦區(qū)存在不同的神經(jīng)亞群，它們分別特異性處理內(nèi)臟痛和軀體痛信號(hào)。

該研究提出下丘腦室旁核（PVH）作為“疼痛分揀中心”分別處理內(nèi)臟痛和軀體痛信號(hào)。

PVH中由內(nèi)臟痛和軀體痛激活的神經(jīng)元集群雖存在少量重疊，但主要呈現(xiàn)相互獨(dú)立的特征，并分別投射至外側(cè)隔核腹側(cè)部分（LSV）和未定帶尾側(cè)部分（ZIC），專(zhuān)門(mén)介導(dǎo)內(nèi)臟痛與軀體痛。

此外，利用單細(xì)胞分辨率的fLCM-seq（功能依賴(lài)的激光顯微切割捕獲后RNA測(cè)序技術(shù)），發(fā)現(xiàn)P2X3R在內(nèi)臟痛相關(guān)PVH神經(jīng)元中特異性高表達(dá)，通過(guò)PVH-LSV環(huán)路調(diào)節(jié)內(nèi)臟痛；而VIPR2則在軀體痛相關(guān)PVH神經(jīng)元中特異性高表達(dá)，通過(guò)PVH-ZIC環(huán)路調(diào)節(jié)軀體痛。

（五）LCMomics：空間蛋白質(zhì)組——人腦腫瘤的深層空間蛋白質(zhì)組學(xué)研究[5]

組織中細(xì)胞蛋白表達(dá)譜的空間組織決定細(xì)胞功能，對(duì)理解疾病病理至關(guān)重要?？臻g蛋白質(zhì)組學(xué)旨在解析組織空間背景下的分子表型，有助于了解藥物作用、免疫系統(tǒng)活動(dòng)等，推動(dòng)疾病研究發(fā)展。

1.樣本處理：從牛津腦庫(kù)獲取AT/RT腫瘤組織，經(jīng)處理后切成10μm厚的切片，用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2.激光捕獲顯微切割：在三個(gè)長(zhǎng)度尺度上進(jìn)行，833μm分辨率下將腫瘤組織分為384個(gè)“體素”，350μm 分辨率下選取特定區(qū)域細(xì)分96個(gè)“體素”，40μm分辨率下對(duì)含血管區(qū)域細(xì)分。分別使用不同顯微鏡和參數(shù)切割組織樣本。

3.蛋白質(zhì)組樣本處理：樣本經(jīng)解凍、消化等多步處理，使用不同方法處理不同分辨率樣本，獲取肽段用于后續(xù)分析。

4.LC-MS/MS分析：不同分辨率樣本肽段采用不同儀器和參數(shù)進(jìn)行液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜分析，以檢測(cè)蛋白質(zhì)。

5.數(shù)據(jù)分析：運(yùn)用多種軟件和方法對(duì)蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括蛋白質(zhì)鑒定、定量、聚類(lèi)分析、通路分析等。

蛋白質(zhì)組地形學(xué)：833μm分辨率下，確定組織面積與蛋白定量關(guān)系，鑒定出5321種蛋白質(zhì)，繪制多種蛋白質(zhì)的空間表達(dá)圖譜；350μm分辨率下，在特定區(qū)域量化3994種蛋白質(zhì)，驗(yàn)證了部分蛋白質(zhì)表達(dá)模式；40μm分辨率下，對(duì)血管周?chē)鷧^(qū)域分析，量化1550種蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)與血管相關(guān)的蛋白質(zhì)表達(dá)模式。

空間蛋白質(zhì)組學(xué)揭示組織異質(zhì)性：通過(guò)聚類(lèi)分析，在不同分辨率下確定了腫瘤不同區(qū)域的功能特征，如增殖、免疫反應(yīng)、血管生成等相關(guān)特征，還發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）和整合素受體的空間異質(zhì)性。

LCMomics 空間多組學(xué)技術(shù)以激光顯微切割（LCM）為核心，可精準(zhǔn)分選組織中特定細(xì)胞群、單細(xì)胞甚至亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，結(jié)合基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等多組學(xué)分析，已在癌癥、神經(jīng)科學(xué)、發(fā)育生物學(xué)等多領(lǐng)域落地，更是連接腫瘤組織形態(tài)與分子特征的關(guān)鍵 “空間橋梁”。其單細(xì)胞分辨能力、深度測(cè)序兼容性、全組織類(lèi)型與物種適配性及高性?xún)r(jià)比，為未來(lái)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

隨著單細(xì)胞測(cè)序、空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)的迭代，LCMomics 的應(yīng)用邊界將持續(xù)拓展。在多組學(xué)整合方面，它可與 Visium 空間轉(zhuǎn)錄組、MERFISH 原位測(cè)序等技術(shù)深度融合，構(gòu)建 “空間定位-基因表達(dá)-蛋白功能” 的多維分析體系，大幅提升分子機(jī)制解析精度，例如在癌癥研究中實(shí)現(xiàn)亞型的精準(zhǔn)分子分型。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，通過(guò)捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞簇或治療前后的腫瘤區(qū)域，能實(shí)時(shí)追蹤腫瘤進(jìn)化軌跡與耐藥機(jī)制，為臨床精準(zhǔn)治療方案調(diào)整提供依據(jù)。微環(huán)境互作解析上，同步切割腫瘤細(xì)胞與鄰近PD-1+ T細(xì)胞等免疫細(xì)胞，可清晰揭示腫瘤免疫逃逸的分子邏輯，為免疫治療靶點(diǎn)開(kāi)發(fā)提供直接線索。此外，隨著自動(dòng)化與智能化水平的提升，LCMomics將實(shí)現(xiàn)更高通量、更低成本的運(yùn)營(yíng)，其應(yīng)用邊界也將從基礎(chǔ)研究延伸至臨床診斷、藥物研發(fā)及精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域，最終推動(dòng)我們實(shí)現(xiàn)對(duì)生命過(guò)程與疾病機(jī)制更全面、更立體的認(rèn)知。

未來(lái)，LCMomics 多組學(xué)技術(shù)將進(jìn)一步貫通基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化，成為推動(dòng)生命科學(xué)突破、助力精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展的核心技術(shù)之一。

基于 LCMomics 空間多組學(xué)技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)與廣闊應(yīng)用前景，我司已正式推出該技術(shù)的專(zhuān)業(yè)檢測(cè)服務(wù)。依托成熟的技術(shù)平臺(tái)與經(jīng)驗(yàn)豐富的科研服務(wù)團(tuán)隊(duì)，我們可針對(duì)癌癥研究、神經(jīng)科學(xué)探索、發(fā)育生物學(xué)分析、類(lèi)器官研究等多領(lǐng)域需求，提供從樣本精準(zhǔn)分選、多組學(xué)（基因組 / 轉(zhuǎn)錄組 / 蛋白質(zhì)組）檢測(cè)到數(shù)據(jù)深度解析的全流程解決方案。無(wú)論是助力科研團(tuán)隊(duì)突破分子機(jī)制研究瓶頸、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分型與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，還是支撐臨床轉(zhuǎn)化項(xiàng)目探索免疫治療靶點(diǎn)，我們都將以高性?xún)r(jià)比、高兼容性的服務(wù)，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，為您的研究進(jìn)展與應(yīng)用落地提供堅(jiān)實(shí)保障，攜手推動(dòng)生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展。

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