自然通讯 | 开创单细胞空间代谢组学之先河！Coskun等报道scSpaMet技术

单细胞测序网讯：12月13日，来自佐治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系的 Ahmet Coskun 和他的合作者在 Nature Communications 杂志上以 “Single-cell spatial metabolomics with cell-type specific protein profiling for tissue systems biology” 为题发表了一篇研究论文，推出了一种新的综合技术——单细胞空间解析代谢（scSpaMet）框架，来分析人体组织，使研究人员能够在三维图像中捕捉分子的位置、结构、运动和功能。

Ahmet Coskun 计划利用 scSpaMet 绘制一幅人体所有免疫细胞的三维化学图谱，以帮助临床医生了解整个免疫系统在不同疾病中的复杂作用。

这项研究以 Coskun 团队开发的一项技术为基础，该技术在2021年发表于 Science Advances 的文章 “Spatially resolved 3D metabolomic profiling in tissues” 中进行了描述。在那篇文章中，该团队介绍了一种测量代谢物和蛋白质活性的技术，作为人体组织样本综合剖析的一部分。

Coskun 说："以前我们无法实现单细胞分辨率，但有了 scSpaMet 这种新方法，我们就可以做到了。通过这种新方法，我们可以获得单细胞中蛋白质和代谢物的空间细节，目前还没有人达到过这种高亚细胞分辨率水平，我们正在通过这项工作开创一个新的研究领域——单细胞空间代谢组学。"

"我们展示了免疫细胞在肺癌研究中的关键作用，以研究T细胞和巨噬细胞与肿瘤相互作用时的免疫代谢。"Coskun说，"然后，我们在扁桃体经过生发中心反应产生抗体生成细胞时，创建了动态子宫内膜免疫代谢变化图。最后，我们证明了免疫细胞在子宫内膜中的作用。"

用于单细胞分辨率整合代谢物和蛋白质谱分析的 scSpaMet 流程。

Coskun相信，他的实验室正在开发的单细胞代谢组学研究这一新领域将与单细胞基因组学领域相辅相成，后者已引领了基因组医学的发展。

临床医生必须充分了解病人的生物物理结构，才能制定出最佳的治疗方案。例如，他们可以通过添加膳食分子与免疫疗法一起来增强免疫应答的机制，还可以根据患者的体重指数（无论是否肥胖），帮助调整细胞疗法的剂量。

他的团队正对正常和不健康人体组织的每一个单细胞的微环境进行全面探索和成像，以进一步解释以前由于缺乏技术而被忽视的细胞调控方式。在他的设想中，未来医学将对患者的体重指数、饮食习惯和运动方式以及疾病进展的单细胞空间代谢组图谱进行综合分析，以找到可与生物制剂和代谢促进疗法配合使用的最佳疗法，从而有可能提高癌症、妇女疾病和代谢紊乱的存活率。

Coskun说："我们将有机会讨论空间单细胞代谢组医学，对患者进行分层，并通过基因和化学活性路线图的综合视图设计下一代联合疗法，从而更有效地治疗癌症和其他疾病。"

在创建 scSpaMet 框架的过程中，研究人员必须整合目前在纳米技术和化学领域中的昂贵机器。该系统需要进行临床友好型优化，以便能够在医疗机构中进行单细胞代谢成像测量。Coskun 预计，在不久的将来，该系统的成本和用户友好性都将得到改善，从而能够在床边使用。