AI助力！高清绘制蛋白质分子分布图 | 科技前线

中科院之声

2025-03-05 07:30发布于北京中科院之声官方账号

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绘制人体组织中的蛋白质分子分布，是生物医学领域科学家们努力实现的目标。

日前，中国科学院动物研究所研发出一项“新科技”——PLATO空间蛋白质组学技术。它就像一台“超高清扫描仪”，能够以前所未有的精度，解析人体组织中蛋白质分子的分布情况。这项技术能够帮助科学家和医生获得更准确的疾病信息。

▲全组织切片水平的高分辨率空间蛋白质组检测

新技术超高清扫描

人体蛋白质分布

如果说DNA是生命的“蓝图”，指导着细胞的生长和发展，那么，蛋白质则是真正执行任务的“工人”。蛋白质决定了细胞如何生长、分裂，甚至如何对抗疾病。因此，了解蛋白质在组织中的分布，能够帮助科学家发现疾病如何影响组织，甚至预测病变的发生。

此前的技术只能尝试检测少量蛋白，就像一张只标注几个地标的简略地图。如果需要检测的范围较大，则需要逐点检测，分析每一个极小的区域，就像用放大镜扫描城市，不仅耗时，而且成本极高。

PLATO采用类似计算机断层扫描技术（CT）的策略，扫描组织切片中的蛋白质，通过计算机将这些数据重建出完整的三维影像。

为了获得高清影像，研究团队创新性地开发了一种“平行流投影”技术，利用微流控芯片，将微小的液流引入组织切片，精准捕捉蛋白质信息。并通过人工智能（AI）算法实现智能建模，将零散的采样数据整合，构建出完整的高分辨率蛋白质分布图。

AI的加入极大提升了信息的利用率，克服了传统算法需要多角度采样的问题，大幅降低实验难度和成本。

PLATO能以25微米的超高分辨率，分析组织中的数千种蛋白质，揭示细胞功能和组织结构。

▲微流控芯片装置实物图

助力精准医疗

未来展望广阔

目前，PLATO已成功应用于小鼠脑组织、肠道绒毛和乳腺癌等复杂组织的空间蛋白质组学分析，展现出广泛的适用性。

在乳腺癌研究中，PLATO不仅清晰显示了肿瘤内部不同区域的蛋白质分布，还揭示了肿瘤细胞与周围微环境之间的复杂互动。

耶鲁大学专家评价：“PLATO让空间蛋白质组学进入了一个新的时代，它不仅提高了分析的分辨率，还让我们更接近理解蛋白质如何在生物系统中发挥作用。”

研究团队希望PLATO能够为临床医生提供一个完整的肿瘤分子地图，使肿瘤的诊断和治疗不再是“一刀切”，而是量体裁衣，从而帮助患者获得最合适的治疗方案，提高生存率和生活质量。

未来，PLATO将有望应用于临床诊断，为精准医疗研究提供全新的解决方案。

来源：中国科学院动物研究所

责任编辑：王颖

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