聚焦前沿 技术碰撞——首届“生物成像与空间多组学”主题学术研讨会成功召开

　　仪器信息网讯 2021年4月16日，由中国医药生物技术协会药物分析技术分会主办，中国医学科学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室、中央民族大学生物成像与系统生物学研究中心、仪器信息网、上海鹿明生物科技有限公司、上海欧易生物科技有限公司协办的首届“生物成像与空间多组学”主题学术研讨会盛大开幕!开幕式由清华大学梁琼麟教授主持，会议主席中央民族大学副校长再帕尔·阿不力孜教授致辞。

　　清华大学梁琼麟教授主持开幕式

　中央民族大学副校长再帕尔·阿不力孜教授致辞

　　再帕尔·阿不力孜教授在致辞中表示，近年来，随着成像技术和组学技术的发展，尤其是数字化成像技术和生物信息学的引进，生物成像与空间组学技术优势互补，并逐渐交叉和融合，已经成为生命科学研究、发病机制阐释、分子病理诊断、药物靶点发现、药物药效与安全性评价等方面的重要工具。因此我们将举办“生物成像与空间多组学”主题研讨会，旨在聚焦生物成像技术和空间多组学的发展前沿与应用进展，从技术难点、数据分析到行业应用进行剖析，为相关人员提供更灵活的交流机会，促进合作。

国家纳米科学中心陈春英研究员

　　陈春英研究员做题为《纳米蛋白冠的化学生物学性质与功能同步辐射技术相关的成像分析技术和应用》的报告，生物体系呈现低含量、多组分、动态变化等特点，给生物体系纳米材料的分析带来很大的挑战。针对上述分析难题，陈春英研究团队以同步辐射等为基础，发展了高灵敏、高分辨、原位定量与定位分析方法：建立纳米材料与蛋白质、纳米材料与磷脂分子吸附结构的定量分析方法,发展单细胞水平的无损、三维高分辨、元素成像方法，用于观察单细胞内纳米材料空间分布和化学行为;发展原位化学分析方法，表征体内水平、生物微环境及细胞内纳米材料发生的化学反应。综上所述，同步辐射分析为纳米生物效应研究提供重要、强有力的定量分析与成像手段，有助于系统地揭示纳米材料与生物体作用的规律。

中央民族大学副校长再帕尔·阿不力孜教授

　　再帕尔·阿不力孜教授做题为《质谱成像技术及其空间分辨代谢组学研究与应用进展》的报告，重点介绍了基于再帕尔教授课题组自主研发的新型常压敞开式空气动力辅助离子化技术(AFADESI)发展的免标记、便捷、高灵敏、高覆盖的质谱分子成像方法及其空间分辨代谢组学研究进展;以及运用该技术与方法在体内药物原位表征、药效作用及毒性机制研究，肿瘤代谢、肿瘤标志物的发现以及病理分子诊断等应用研究中取得的新进展。

香港浸会大学 蔡宗苇教授

　　香港浸会大学蔡宗苇教授做题为《质谱成像和环境毒理研究》的报告，传统的环境毒理学采用生物和化学分析技术研究环境污染物在细胞、动物和人体样本中的毒性作用机制和代谢转化，缺乏针对生物样本异质性、生物标志物的空间分布特点的研究。而质谱成像技术可进行生物组织切片以及细胞样本的代谢物、蛋白、多肽等生物分子的原位分析，对样本中目标分子的组成、丰度和特异性分布进行全面、高通量的快速分析。现阶段，蔡宗苇课题组将组学研究和质谱成像技术相结合来研究环境污染物的毒性、迁移和转化等研究，也受到了广泛的关注。其团队还针对环境中的双酚类污染物，选取典型的双酚A(BPA)替代物双酚S(BPS)和双酚F(BPF)进行小鼠的暴露实验，并对肝脏和肾脏进行质谱成像分析。采用质谱成像技术发现，筛选的多种标志物在肾脏中具有组织特异性分布，与炎症的发生密切相关的脂质标志物分别在肾皮质区域、肾髓质区域和肾盂区域显著变化。这些重要的信息对于环境污染物诱导的各种疾病的检测分析具有十分重要的意义。

清华大学 张四纯教授

　　清华大学张四纯教授做题为《基于飞行时间二次离子质谱的原位可视化细胞分型》的报告。张教授课题组针对TOF-SIMS技术在细胞成像应用中面临的问题开展了研究工作，提出了基于TOF-SIMS检测和机器学习算法分析的细胞分型策略，解决了TOF-SIMS细胞成像分析中数据量庞大复杂、处理方法有限的问题，实现了基于细胞分子组成差异的组织原位可视化细胞分型。在此基础上，实现TOF-SIMS成像细胞分型技术在真实组织样品中的应用，发现了肝脏中央静脉周边分子异质性细胞。结合单细胞多组学分析，发现了人肝纤维化周边存在分子表型、转录组表达异质性肝细胞。

中国科学院化学研究所 汪福意研究员

　　中国科学院化学研究所汪福意研究员做题为《单细胞飞行时间二次离子质谱成像及应用》的报告，飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)是迄今为止能在纳米尺度实现固体样品原位化学成像的为数不多的技术之一，横向空间分辨率达80-100纳米。配合气体团簇离子剥离源，ToF-SIMS还可进行3D成像，纵向分辨率达2-5纳米。近年来汪福意研究员课题组发展基于ToF-SIMS的单细胞成像新方法，原位研究了金属抗肿瘤药物的细胞摄入和亚细胞分布。进一步地，结合基因编辑和生物正交技术，实现了单细胞水平上金属抗肿瘤药物和生物靶分子相互识别和相互作用的原位研究。

中国医学科学院药物研究所 王晓良教授

　　中国医学科学院药物研究所王晓良教授做题为《神经退行性疾病动物模型三维脑空间超微结构研究》的报告。王晓良教授团队以神经退行性疾病为靶点开展了相关的药理学基础研究，及新药评价和开发研究，已建立了一批与国际接轨的药效学评价新方法和新模型，并领导了多个创新药物的研发。报告中介绍了光学断层切片显微成像技术和组织透明化显微成像技术在研究脑病理改变和药物评价中可发挥重要做用。

中国科学院化学研究所 聂宗秀研究员

　　中国科学院化学研究所聂宗秀研究员做题为《纳米材料生物亚器官质谱成像研究》，纳米材料作为有保护药物小分子在血液循环中不被快速清除、克服生理屏障、特异性地在肿瘤区域蓄积等，成为药物载体研究的热点。传统的分析技术如：正电子发射断层扫描(PET)、磁共振成像(MRI)和荧光成像(FI)等，存在空间分辨率有限、贴标过程复杂、难以同时跟踪纳米载体和药物等问题。我们选择新型过渡金属二硫化物-MoS2纳米载药系统，使用激光脱附电离质谱成像(LDI MSI)方法，通过在生物组织内同时追踪纳米载体和药物的质谱信号，实现对体内药物释放行为的研究。LDI MSI的方法可以根据MoS2纳米片和其负载的抗癌药物阿霉素(DOX)在激光剥蚀下同时产生的质谱指纹峰来追踪纳米载体和药物在体内的分布，无需任何标签，且不受生物体内源性的分子干扰，通过原位监测纳米载体和药物的质谱指纹峰强度比值的变化得到定量测量，发现了在正常和肿瘤模型小鼠中，药物在组织间和组织内的释放呈现组织依赖性。比如：在肿瘤中的释放量最多，肝组织中的释放量最小。在将来的研究中，研究人员还将致力于开发更有效的质谱成像方法，将有望将该方法应用于已经进入临床的脂质体阿霉素的原位药物释放研究。

首都医科大学附属北京佑安医院 陈德喜教授课题组成员

　　首都医科大学附属北京佑安医院陈德喜教授课题组成员做题为《组织成像流式在新冠和肝脏疾病研究中的应用》的报告，传统的免疫荧光和免疫组化针对组织原位获取的细胞分类及蛋白质表达信息相对有限，陈教授团队利用组织成像流式可以在一个局部微环境中获得多达30个以上的蛋白质表达信号，用于分析疾病微环境中的细胞构成及基因表达差异改变，从而直观的认识疾病发生发展过程中微环境中的免疫特征细胞及各类组织细胞等变化特征，为临床治疗提供指导。

鸥易生物 巴永兵博士

　　巴永兵博士做题为《空间转录组测序方法及应用》的报告。

　　与会嘉宾合影

湖南大学 张晓兵教授

　　湖南大学张晓兵教授做题为《固态发光探针与原位成像》的报告，原位成像检测细胞内生物分子具有非常重要的生物医学意义。然而，已有的荧光探针大多是基于水溶性荧光染料，与酶作用后产生的荧光信号分子会快速扩散远离酶的反应位点，因此很难捕获细胞内相关酶的原位信息。张晓兵教授团队利用具有分子内质子转移性质的HPQ化合物开发了固态发光荧光成像探针，用于蛋白水解酶活性的检测及原位成像研究，开发了新型适用于商业激光共聚焦显微镜的固态发光荧光染料HTPQ，并构建了酶荧光成像探针HTPQA，实现了活细胞内碱性磷酸酶活性的原位成像检测。针对细胞膜表面原位成像的特殊要求，开发出强疏水性、弱脂溶性荧光染料HYPQ，构建了刺激响应型探针，实现了细胞膜表面长时间成像，并利用肿瘤标志物Cathepsin B作为靶标，设计具有肿瘤长时间原位成像能力的近红外固态发光探针针HYPQ-B，用于长时间手术导航，指导肿瘤精准手术切除。

鹿明生物科技有限公司 马晨菲博士

　　鹿明生物科技有限公司马晨菲博士做题为《多组学技术在药物研发中的应用》的报告，现代药物研发流程包括新药发现、临床前研究和临床研究，每个阶段都面临着巨大挑战。无论是药效安全性评价、临床有效性评估，还 是药物机制研究，都离不开以蛋白质组学和代谢组学为核心的质谱组学。在研究过程中，多组学的联合分析也逐渐发挥了更大作用。报告从质谱组学介绍入手，阐述了在药靶和药物发掘、生物标志物发现、疾病分子分型和药物调控机制等方面的进展，有助于全面了解质谱组学在药物研发过程中起到的重要作用。

中国科学院高能物理研究所 丰伟悦研究员

　　中国科学院高能物理研究所丰伟悦研究员做题为《激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱技术元素成像分析及生物医学应用》的报告。金属元素与人体生命健康关系密切，人体内约三分之一的蛋白质为金属蛋白，其功能涉及酶催化、电子传递、内稳态调节、氧化应激、信号转导、基因调控等众多重要生物过程。人体内微量必需金属元素的失衡与许多重大疾病的发生发展密切相关。此外，大量的金属药物，包括金属抗癌药物，金属抗菌药物，MRI造影剂及具有优异物理化学性能的纳米金属药物等，在疾病的诊断和治疗中发挥着巨大的作用。基于激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)成像技术为上述生物医学的研究提供了在组织、细胞、分子水平上原位分析生物样品中微量元素与疾病、生物体内金属药物代谢等高灵敏度、高空间分辨率的分析方法。报告中介绍了本实验室应用LA-ICP-MS，同步辐射X-射线荧光，结合金属标记方法，对金属元素Fe，Cu，Zn等在阿尔兹海默氏症模型小鼠中随疾病发展的聚集特性及与A淀粉样蛋白沉积的相关性的成像研究;以及应用LA-ICP-MS揭示具有生物医学应用的金、银纳米材料在生物体内的分布、转运和清除过程。

　　中国科学院上海药物研究所 刁星星研究员

　　中国科学院上海药物研究所刁星星研究员做题为《放射性同位素标记在新药药物代谢研究中的应用及实例分析》的报告放射性药物代谢技术是国际制药行业公认的创新药物“物质平衡、组织分布、代谢物鉴定”等研究的“金标准”。美国FDA批准的新药，85%以上使用放射性标记技术来做药物代谢研究，而我国这一比例不到5%。 此技术的落后，严重制约了我国创新药物的发展。随着我国加入ICH，新药评价标准与美国FDA标准接轨;对放射性药物代谢技术的需求急剧上升。 放射性标记技术进行药物代谢研究优势明显：特异性强、应用范围广、精确反映代谢物的比例、灵敏度高等。 刁星星研究员2019年2月回国加入中科院上海药物所，独立建成放射性药物代谢平台，这是全国仅有的3个能提供放射性药物代谢技术服务单位中唯一的科研单位。有非常雄厚的基础科研做支撑，技术实力上，在国内处于绝对领先地位。 建成的放射性药物代谢平台，已经为我国药企近20个候选新药提供放射性药物代谢技术服务，帮助6个候选新药从II期临床推向III期临床，帮助10多个候选新药完成中国和美国的临床试验申请(IND)。讲通过多个国产创新药的实例，阐明放射性同位素标记在新药研发中的重要作用。放射性药物代谢技术是国际制药行业公认的创新药物“物质平衡、组织分布、代谢物鉴定”等研究的“金标准”。美国FDA批准的新药，85%以上使用放射性标记技术来做药物代谢研究，而我国这一比例不到5%。 此技术的落后，严重制约了我国创新药物的发展。随着我国加入ICH，新药评价标准与美国FDA标准接轨;对放射性药物代谢技术的需求急剧上升。放射性标记技术进行药物代谢研究优势明显：特异性强、应用范围广、精确反映代谢物的比例、灵敏度高等。 刁星星研究员2019年2月回国加入中科院上海药物所，独立建成放射性药物代谢平台，这是全国仅有的3个能提供放射性药物代谢技术服务单位中唯一的科研单位。有非常雄厚的基础科研做支撑，技术实力上，在国内处于绝对领先地位。 建成的放射性药物代谢平台，已经为我国药企近20个候选新药提供放射性药物代谢技术服务，帮助6个候选新药从II期临床推向III期临床，帮助10多个候选新药完成中国和美国的临床试验申请(IND)。讲通过多个国产创新药的实例，阐明放射性同位素标记在新药研发中的重要作用。

　　美国10xGenomics公司应用专家 吴非

　　美国10xGenomics公司应用专家吴非做题为《Visium空间多组学技术发展及应用》的报告。

会议现场