近年来，代谢组学技术极大地促进了各学科的发展。但是，传统的代谢组学技术无法得到准确的代谢物空间分布信息，会造成科学信息的遗漏。如果将样品不同部位人工分离，再分别提取分析，不但步骤繁琐，还会引入人为的误差。
随着质谱成像技术的发展，空间代谢组学（Spatial Metabolomics）应运而生。空间代谢组学突破了以往代谢组学数据信息的限制，将组学信息扩展到了二维乃至三维的水平，极大拓展了对组学样品信息的认知。
同时，空间代谢组学由于拓展了代谢组学的空间维度，会给我们带来新的组学研究思路。比如，以往的代谢组学寻找差异成分，需要依靠峰面积比ratio值。如果ratio值差异不大，则很难找到生物标志物。而空间代谢组学，可以在空间图像上直观地找出差异成分。
如下图所示，利用DESI质谱成像，我们可以直观的看到人参皂苷Re在人参、西洋参和三七中的差异分布。
DESI质谱成像揭示人参皂苷Re在人参、西洋参和三七中的差异分布
以往的代谢物鉴定，需要依靠分子式、加合离子、同位素分布、子离子信息等进行确证。利用空间代谢组学，我们可以建立代谢物空间信息数据库，结合代谢物空间分布数据，从空间维度上对代谢物进行进一步确证。
代谢物的空间维度鉴定
目前，空间代谢组学已经在医学、药学、植物学等多学科应用上崭露锋芒。现在，我们潜入水下，来看看墨角藻的空间代谢组学应用。
墨角藻是一种生长在岸边岩石上的褐藻，因其提取物具有保湿作用，我们可以在一些护肤品上看见它的大名。然而，墨角藻的生长可谓历尽艰辛，每天风吹日晒，迎接海浪和海浪带来的各种“脏东西”的骚扰。为了在艰苦的环境生存下去，墨角藻和一些微生物结盟形成“共生功能体”。
微生物在墨角藻表面形成生物膜，调控墨角藻的生长繁殖，以及对环境中“脏东西”的化学防御。但是稍有不慎，这些微生物又会“引狼入室”，对墨角藻的光合作用和气体交换造成不良影响。于是墨角藻会分泌一些次生代谢产物到自身表面，对表面微生物进行调控。
为了弄清楚墨角藻的表面微生态系统，科学家将空间代谢组学和微生物组学相结合进行研究。利用DESI + Q-TOF高分辨质谱技术，墨角藻表面的信息以Imprinting技术转移到载玻片上进行分析，内部的信息做横切面进行分析。
DESI技术分析墨角藻表面及内部成分
如下图，利用DESI技术，我们可以直观地看到不同代谢物在墨角藻表面的空间分布信息，免去了传统表面提取方法步骤繁琐，且表面化学成分提取不准确的缺陷。
DESI-高分辨质谱成像揭示不同代谢物在墨角藻表面的空间分布
在代谢物鉴定时，作者采用了分子网络技术，并比较了墨角藻表面和内部化学成分的差异（如下图）。传统非靶标代谢组学，搜库鉴定结果往往准确率不理想，且无法获得代谢物之间的化学相关性。分子网络技术可以根据化合物类型，形成不同的化学成分簇，对代谢物进行更深度、更准确的解析鉴定。（关于分子网络技术的具体介绍，请
墨角藻代谢物的分子网络构建和鉴定
经过黑科技的层层加持，作者最终在空间维度上，还原了墨角藻和表面微生物是如何“相爱相杀”的。
沃特世拥有空间代谢组学全面解决方案，助力研究工作飞升新境界。空间代谢组学的核心 — DESI技术，不但可以进行质谱成像，还可以和高分辨质谱提供的离子淌度、SONAR等特色功能联用，在空间维度上解锁更多深层信息。
同时，分子网络技术可以将代谢物根据化合物类型分类，并深层解析。分子网络技术基于来自全球130个国家，4万个科学家共建的强大数据库，可以获得更好的代谢物鉴定结果。
空间代谢组学解决方案
更多空间代谢组学资料，请☞
首页
