分享一篇发表在Nature Methods上的文章“Integration of mass cytometry and mass spectrometry imaging for spatially resolved single-cell metabolic profiling”，通讯作者是来自莱顿大学的Noel F. C. C. de Miranda教授，该课题组的研究方向是利用多组学技术研究癌症遗传学和免疫学。
代谢是生物系统的一个重要方面，它与组织稳态和疾病发生等密切相关。单细胞蛋白质组学和转录组学分析极大地提高了研究者们对不同细胞群代谢差异的理解，揭示了代谢异质性，并一定程度上揭示了细胞表型和代谢谱之间的联系。常规的单细胞分析方法是从细胞所处环境中提取细胞，因此缺乏空间分布的信息，忽视了各类细胞之间的相互作用。基于成像质谱流式细胞术(IMC)和质谱成像(MSI)的空间代谢组学越来越多地分别应用于细胞生物标记物和代谢物的多重检测，同时保留组织的空间背景。基于此，本文作者开发了一种新的多模态MSI方法，通过整合MALDI-MSI和IMC的实验工作流程和实验数据，用于人体组织中代谢物和免疫表型的综合分析，以揭示组织内单细胞分辨率的代谢异质性及其与特定细胞群(如癌细胞或免疫细胞)的关联。作者开发并优化了一种湿实验室方案，允许在同一组织切片上应用这两种技术，并开发了一种数据集成策略，可以在单细胞水平(由IMC定义)对代谢物(通过MALDI-MSI测量)进行相对量化。该方法的工作流程如下：将新鲜冷冻组织切片切开(1)并用MALDI基质处理(2)；进行MALDI-TOF-MSI以获得空间代谢组学数据(3)，然后去除基质(4)；为了实现单细胞分辨率，在新鲜冷冻的组织切片上以5×5µm分辨率获取MALDI-MSI数据，以1×1µm 分辨率获取IMC数据。由于IMC的组织消融特性，MALDI-MSI要在IMC之前进行，并通过优化MALDI-MSI的激光参数，以尽量减少组织损伤，同时确保电离。然后用金属偶联抗体标记切片，并使用IMC分析先前由MALDI-TOF-MSI成像的区域(5)。这一步作者面临的挑战包括来自抗体来源的金属离子的低信号强度，以及几种对形态组织评估至关重要的抗体未能如预期那样发挥作用，作者假设在MALDI-MSI过程中室温处理载玻片会损害组织稳定性和表位完整性，为了解决这个问题，作者改进了福尔马林固定石蜡包埋组织的流程，在去除MALDI基质后加入了福尔马林固定步骤，这种改进产生了更强的金属离子信号强度和抗原检测的特异性。获得两个数据集后对其进行处理整合(6)并可视化(7)；进行细胞分割和表型鉴定(8)，并将MALDI-MSI衍生的代谢物丰度分配给每个细胞(9)，从而实现下游分析(10)。综上，本文作者的方法为组织表征提供了一个强大的工具，同时揭示细胞组成并将其与代谢表型直接联系起来。这在肿瘤微环境这样的复杂系统中应用特别有价值，因为细胞组成和代谢具有高度的异质性。https://www.nature.com/articles/s41592-024-02392-6原文引用：DOI：10.1038/s41592-024-02392-6
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