一种基于相分离的空间组学成像系统及方法

本发明涉及生物工程，尤其涉及一种基于相分离的空间组学成像系统及方法。

背景技术：

1、相分离过程是细胞形成无膜细胞器的物理化学基础，其观测对于细胞内生命活动理解具有重要意义。相分离现有检测常用技术包括拉曼成像技术，其分辨率仅有微米级；光学显微成像难以定量观测；电介质技术以及光漂白荧光恢复技术等存在不确定性。总体而言，目前相分离技术检测存在局限性，难以同时定量和定性观测。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于相分离的空间组学成像系统及方法，实现组织细胞的原位全过程亚细胞水平相分离检测和定量、定性的系统化分析。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

3、第一方面，本发明提供了一种基于相分离的空间组学成像方法，包括以下步骤：

4、s1：将经过修饰的药物分子按梯度比例分别注射到模型小鼠中；

5、s2：注射后每隔1小时观察小鼠体内荧光聚集情况，确定吸收情况后取出对应部位组织并根据需要以不同形式培养保存；

6、s3：成像前将组织切片并放入共聚焦成像专用培养皿中，添加dmem培养基和10％胎牛血清fbs维持基本营养；

7、s4：向实验组的成像皿中按药物分子添加梯度等比例添加修饰后的磁粒子，对细胞核和细胞膜染色；

8、s5：在共聚焦显微镜下持续观测实验组荧光信号变化，并与对照组荧光对比，判断是否发生相分离，进而确定检测所需最小的药物分子量和磁粒子浓度，以及相分离发生的空间位置；

9、s6：利用磁粒子成像设备采集磁粒子信号，定量单细胞内磁纳米粒子浓度，结合荧光成像所得信息，分析相分离过程；

10、s7：通过多轮重复免疫荧光成像，检测空间组学信息，实现相分离过程的空间组学成像；

11、s8：根据实际进程设置拍摄荧光图像的间隔，持续间隔荧光成像，将图像经过python分割处理并分析，量化相分离过程。

12、进一步的，

13、s1中，药物分子为泊马度胺；

14、s1中，按小鼠体重比例设置给药浓度梯度，初始为10微克/克，每次增加5微克直到检测到相分离过程，以确定最小给药量。

15、进一步的，

16、s2中，采取单细胞检测时，其步骤为：将组织分离提取后制成单细胞悬液放入培养箱设置条件为37℃，5％co2条件保存。

17、进一步的，

18、s2中，采取组织培养时，其步骤为：将组织块接入培养瓶，用含500微升/毫升的青链霉素bss液漂洗5～10分钟后添加dmem培养液以及10％胎牛血清fbs，37℃培养箱放置，待组织小块贴壁后换液一次，去除漂浮的组织块。

19、进一步的，

20、s4中，按照添加药物浓度梯度以1:1浓度添加磁粒子。

21、进一步的，

22、s4中，细胞膜荧光染料为dil，将dil溶于二甲基亚砜配置为1毫摩尔的储存液，每1毫升培养基中加入5微升储存液，将配好的染色液与组织在37℃下共同孵育20分钟。

23、进一步的，

24、s4中，细胞核荧光染料为hoechst 33342，稀释后浓度为5微克/毫升，室温条件下滴加染液20分钟后吸除染液并观察。

25、进一步的，

26、s5中，对照组在相分离检测阶段添加硫辛酸以阻断相分离过程。

27、进一步的，

28、s7中，准备步骤为：对活细胞空间转录分子标记，并完成活细胞光学成像信号采集的步骤，成像后，洗涤细胞进行淬灭和裂解，使荧光基团快速脱离，确保完全去除残留荧光。

29、第二方面，本发明提供了一种用于实现所述的基于相分离的空间组学成像方法的系统。

30、综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果在于：

31、本发明构建的基于相分离的空间组学成像方法是一种基于相分离和光学成像的空间组学检测的方法。本发明的有益效果主要体现在：本发明实现了一种空间组学检测系统及其构建方法，结合多轮荧光成像、磁粒子成像和活细胞成像，实现亚细胞水平相分离过程精确量化分析，改善传统方法的灵敏度和分辨率。本发明结合新型空间组学成像，相比传统低通量方法补充了相分离过程中一系列空间蛋白组学和空间转录组学信息，可应用于药物分子在细胞水平的药效评估和筛选，节约测试和开发成本。

技术特征：

1.一种基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的基于相分离的空间组学成像方法，其特征在于，

10.一种用于实现如权利要求1-9任一项所述的基于相分离的空间组学成像方法的系统。

技术总结
本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种基于相分离的空间组学成像系统及方法。本发明结合多轮荧光成像、磁粒子成像和活细胞成像，实现亚细胞水平相分离过程精确量化分析，改善传统方法的灵敏度和分辨率。本发明结合新型空间组学成像，相比传统低通量方法补充了相分离过程中一系列空间蛋白组学和空间转录组学信息，可应用于药物分子在细胞水平的药效评估和筛选，节约测试和开发成本。

技术研发人员：钟江宏,朱卫彬,岳杭琪,陈重衡,韩志成
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8