Nature Metabolism（IF 20.8）| 空间代谢组从小众领域走向创新

空间代谢组学可以应用于组织切片，用于代谢物和脂质的非靶向检测。其中最主要的技术有MALDI-MSI技术（基质辅助激光解吸电离质谱成像），其将空间分辨分子消融与解吸以及随后基于MS的分子分析相结合，多家供应商提供了空间代谢组学的全面解决方案，包括试剂、成像质谱仪、喷雾器和软件。与其他空间组学分析相比，空间代谢组学具有多种优势，①质谱成像结果可以帮助研究人员了解细胞、组织和器官的代谢状态，而基因表达或蛋白质水平与代谢途径活性之间的相关性有限。②此外，通过共同检测细胞的代谢概况和外源代谢物如药物、维生素、污染物和由病原体和共栖生物产生的分子，突出空间代谢组学技术在暴露，微生物，环境污染等领域的应用。③最后，与其他空间组学方法相比，空间代谢组学速度快且操作成本低，最新的成像质谱仪每秒采集20个像素，速度可能会进一步提高。最近有研究发现了代谢产物和其他大分子之间未知的相互作用，因此对空间代谢组学的需求很高。未来，空间代谢组学与其他空间组学技术的整合有可能彻底改变我们对细胞程序如何协调的理解，从而解析组织中空间分子结构的形成和维持机理。

空间代谢组学已成为代谢组学和质谱领域创新的驱动力。这一发展在很大程度上是由空间代谢组学特有的几个技术挑战驱动的，包括需要提高灵敏度、速度和准确的代谢产物鉴定，以及分析和可视化大型数据集的计算需求。在提高灵敏度方面，开发了增加电离的新方法，包括正交电离技术，如MALDI-2或红外基质辅助激光解吸电喷雾电离(IR-MALDESI)，大大提高了空间代谢组学的鉴定深度。在速度方面，对于临床的应用而言至关重要，在1–5像素/秒的标准采集速率下，在10微米像素尺寸下2 × 2 mm²的区域可能需要2–10小时周期。由于直接注入质谱仪而不进行任何分离的物质的分子性质复杂，因此在空间代谢组学中鉴定代谢产物是一个相当大的挑战，目前已经开发无MS2的定性方法，如正反库FDR的计算。在数据量方面，一个大型数据集的大小可达500 GB，相应的配置文件数据集大约是其十倍，预计数据量将继续增长，特别是随着空间分辨率和速度的提高，预计10–100 TB的空间代谢组学数据集将成为常规数据集，最大数据集可能达到Pb大小。在软件开发方面，Cardinal R包以及METASPACE云计算，对于大规模的空间代谢组学分析起到至关重要的作用。此外，空间同位素示踪也可用空间代谢组学的方案和设备进行。

空间代谢组学不仅是一个非常重要的领域，还会极大地推进质谱、代谢组学和空间组学领域的进步，并为基础生物学和生物医学研究提供新的代谢视角。

 结合此篇综述的文章内容，小编给大家介绍下深度空间代谢组学技术。

中科新生命深度空间代谢组学项目经验（部分）