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在空间生物学中，如何在同一样本内将纳米尺度的组织结构与无偏的分子组成相关联，仍然是一项基础性挑战。现有空间蛋白质组学方法要么缺乏解析纳米尺度组织结构所需的成像分辨率，要么仅能实现有限的蛋白质组覆盖；而能够进行深度蛋白鉴定的非靶向方法，尚未在单一工作流程中与超分辨成像相结合。在此，我们提出 microProteomEx，这是一种集成平台，将水凝胶辅助组织膨胀、兼容质谱的荧光成像、激光捕获显微切割以及自下而上的蛋白质组学相结合，从而实现同时进行三维超分辨成像（在传统衍射受限显微镜上横向有效分辨率可低至约 47 nm）以及具有空间分辨能力的蛋白质组学分析，其横向分辨率可扩展至 29–100 um（体积分辨率为 0.02–0.28 nL）。通过优化固定、蛋白锚定以及二次重包埋策略，我们将该方法扩展至具有机械韧性的组织，包括小鼠肾脏和心脏，以及福尔马林固定石蜡包埋的临床样本。 我们展示了单个肾小球和单个斑块水平的蛋白质组学分析（每个结构可鉴定 450–1,000 种蛋白质），解析了一例罕见儿科病例中恶性黑色素瘤与先天性巨型黑素细胞痣之间的蛋白质组差异，并在阿尔茨海默病小鼠模型的两个疾病阶段中，表征了核心型与弥散型 β-淀粉样蛋白斑块在形态分辨水平上的分子异质性。microProteomEx 建立了一个广泛可及的框架，用于将组织超微结构与深度空间蛋白质组学相关联，并对疾病生物学、生物标志物发现和精准医学具有直接意义。
5 安徽医科大学第一附属医院临床研究医院，中国安徽合肥 230000； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Pratiksha Patra 6 美国南佛罗里达大学内科系，佛罗里达州坦帕 33602； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Andrew D. White 3 FutureHouse, Inc.，美国加利福尼亚州旧金山； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Samuel G. Rodriques 3 FutureHouse, Inc.，美国加利福尼亚州旧金山； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Samuel G. Rodriques 的 ORCID 记录
Ludovico Mitchener 3 FutureHouse, Inc.，美国加利福尼亚州旧金山； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Huan Zhou 5 安徽医科大学第一附属医院临床研究医院，中国安徽合肥 230000； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Tiannan Guo 7 西湖大学医学院，中国浙江省杭州市 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Tiannan Guo 的 ORCID 记录
Yeqiang Liu 2 同济大学医学院上海市皮肤病医院病理科； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Kiryl D. Piatkevich 4 西湖大学生命科学学院，中国浙江杭州； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Kiryl D. Piatkevich 的 ORCID 记录
通讯请联系： kiryl.piatkevich{at}westlake.edu.cn
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摘要
在空间生物学中，将同一样本内的纳米尺度组织结构与无偏分子组成相关联，仍然是一项基础性挑战。现有空间蛋白质组学方法要么缺乏解析纳米尺度组织结构所需的成像分辨率，要么仅能实现有限的蛋白质组覆盖；而能够进行深度蛋白鉴定的非靶向方法，迄今尚未在单一工作流程中与超分辨成像相整合。在此，我们提出 microProteomEx，这是一种集成平台，将水凝胶辅助组织膨胀、兼容质谱的荧光成像、激光捕获显微切割以及自下而上蛋白质组学相结合，从而实现同步的三维超分辨成像（在常规衍射极限显微镜上的有效横向分辨率可低至约 47 nm）以及具有空间分辨能力的蛋白质组学（可扩展的横向分辨率为 29–100 μm，体积分辨率为 0.02–0.28 nL）。通过优化固定、蛋白锚定以及二次重嵌入策略，我们将该方法拓展至具有机械韧性的组织，包括小鼠肾脏和心脏，以及福尔马林固定石蜡包埋的临床样本。我们展示了单肾小球和单斑块蛋白质组学（每个结构可鉴定 450–1,000 种蛋白），解析了一例罕见儿童病例中恶性黑色素瘤与先天性巨型黑色素细胞痣之间的蛋白质组差异，并在阿尔茨海默病小鼠模型的两个疾病阶段中，表征了核心型与弥散型 β-淀粉样蛋白斑块在形态分辨水平上的分子异质性。microProteomEx 建立了一个广泛可及的框架，用于将组织超微结构与深度空间蛋白质组学相关联，并对疾病生物学、生物标志物发现和精准医学具有直接意义。
利益冲突声明
K.D.P. 是一家致力于膨胀显微镜商业应用公司的联合创始人，并被列为数项有关新型膨胀显微镜方法开发的专利申请发明人。A.Y.、L.M.、A.D.W. 和 S.G.R. 为 Edison Scientific, Inc. 的员工。T.G. 是 Westlake Omics Biotechnology 的股东。K.D.P.、S. Z.、C.S. 和 T. G. 被列为 microProteomEx 技术相关专利申请的发明人。其余作者声明，他们不存在与本研究相关的竞争性利益。
脚注
https://figshare.com/articles/dataset/_b_Super-Resolution_Visual_Proteo…
已声明资助信息
中国国家自然科学基金 ，W2432024 ，32571589 ，92259201 ，82473508 ，82173396
浙江省重点研发计划 ，2022C03037
圣保罗研究基金会 ，2025/00104-8
版权
本预印本的。 本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 公开提供。
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发布于 2026 年 7 月 2 日。 下载 PDF 补充材料 数据/代码 电子邮件
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用于硬组织和临床样本的超分辨可视化 ProteomEx
Shuchang Zhao， Wei Tan， Angela Yiu， Tianning Liu， Xun Guo， Guilherme A. Camara， Haodong Tian， Yuhao Wang， Guanqiao Dong， Cuiji Sun， Jiaxiang Ding， Pratiksha Patra， Andrew D. White， Samuel G. Rodriques， Ludovico Mitchener， Huan Zhou， Tiannan Guo， Yeqiang Liu， Kiryl D. Piatkevich
bioRxiv 2026.07.01.735813； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.01.735813
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Shuchang Zhao， Wei Tan， Angela Yiu， Tianning Liu， Xun Guo， Guilherme A. Camara， Haodong Tian， Yuhao Wang， Guanqiao Dong， Cuiji Sun， Jiaxiang Ding， Pratiksha Patra， Andrew D. White， Samuel G. Rodriques， Ludovico Mitchener， Huan Zhou， Tiannan Guo， Yeqiang Liu， Kiryl D. Piatkevich
bioRxiv 2026.07.01.735813； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.01.735813
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.01.735813v1?rss=1
🏷️ 空间蛋白质组学 超分辨成像 组织膨胀技术 激光捕获显微切割 质谱蛋白组学 临床样本分析