一个部分,两个世界:MALDI-MSI的单细胞集成和空间转录组学在同一单个组织部分.
Tim F E Hendriks1, Gert B Eijkel1, Theodoros Visvikis1
1The Maastricht MultiModal Molecular Imaging (M4I) Institute, Division of Imaging Mass Spectrometry (IMS), Maastricht University, 6229 ER, Maastricht, The Netherlands.
Scientific reports
|November 29, 2025
概括
这项研究将质谱成像与空间转录组学相结合,用于像素级多组学分析. 工作流揭示了细胞类型内的代谢异质性,增强了对细胞功能和疾病的理解.
科学领域:
- 空间生物学 空间生物学
- 多主题整合 多主题整合
- 生物化学和分子生物学
背景情况:
- 了解组织复杂性需要在单细胞分辨率下空间分辨的多omics数据.
- 当前的方法往往在不同的分子数据集之间精确的空间对齐方面扎.
- 整合代谢和转录信息对于全面了解细胞功能至关重要.
研究的目的:
- 开发和验证一个工作流程,将矩阵辅助激光脱离离电化质谱成像 (MALDI-MSI) 与Xenium空间转录学 (SPT) 集成到单个组织部分.
- 为了实现代谢和转录组特征之间的像素尺度空间对应.
- 为了使每个细胞的MALDI光谱提取与基因表达保持一致,以提高细胞类型分辨率和代谢异质性识别.
主要方法:
- 高分辨率MALDI-MSI与Xenium SPT在相同的组织部分上的集成.
- 评估MALDI-MSI与下游SPT的兼容性,评估转录数,细胞恢复和细胞类型分配.
- 像素尺度模式联合注册和集成聚类,用于联合分析代谢和转录组数据.
主要成果:
- 集成的工作流实现了代谢和转录基因组数据的像素级共同记录,而没有显著的错位.
- MALDI-MSI减少了大约30%的转录数,但保留了下游SPT的细胞恢复和细胞类型分配.
- 综合聚类确定了增强的细胞类型分辨率,并在转录定义的细胞群体内揭示了代谢异质性.
结论:
- 提出的工作流使细胞的生物化学状态与其功能之间的准确相关性成为可能,提供了对细胞异质性的整体观点.
- 这种方法促进了多原子地图的数据集成,促进了健康和疾病的翻译研究.
- 该方法提供了一个可扩展的解决方案,用于在单细胞分辨率下进行全面的空间多omics分析.


