中国科学院发布全新空间蛋白组学技术PLATO 实现高分辨率蛋白质检测
时间：2025-02-09 15:30
小编：小世评选
近日，中国科学院动物研究所的赵方庆团队在国际知名学术期刊《细胞》（Cell）上发表了一篇引人瞩目的研究论文，题为《基于微流控和迁移学习的复杂组织高分辨率空间蛋白组学》。该论文的核心是提出了一项全新的空间蛋白组学技术——PLATO（高分辨率空间蛋白组学框架），这一技术的问世标志着在高通量原位组学领域的一次重大突破，能够实现高分辨率（25微米）蛋白质的检测，同时探测数千种蛋白，为生物医学研究提供了强有力的支持。
当前空间蛋白组学技术的瓶颈
在深入探讨PLATO技术前，需要了解现有的空间蛋白质组学技术面临的挑战。一方面，传统的空间蛋白质组学方法多依赖于靶标抗体，能够检测的蛋白数量有限，通常只能覆盖几十到几百种蛋白，这在研究复杂组织时显得捉襟见肘；另一方面，虽然也有一些技术能实现较为丰富的检测，但由于采用逐点取样的方式，导致实验成本高企、规模庞大，限制了这一技术在实际应用中的广泛推广。
PLATO技术的创新之处
PLATO技术的核心理念在于突破上述瓶颈，采用了全新的技术框架来增强蛋白质的空间分布检测能力。该技术融合了微流控技术与深度学习算法，通过借鉴断层扫描成像的重构原理，利用降维后的平行流投影数据与深度学习模型Flow2Spatial相结合，从而实现高分辨率的蛋白质空间分布重构。
在这一过程中，Flow2Spatial通过自编码器模型，将平行流投影实验行为模拟为一个“降维编码”过程。在这一过程中，研究人员整合了其他空间组学数据，例如组织学染色、空间转录组学等，以进行“升维解码”，最终实现对蛋白质空间分布的高精度分析。这种多维度的数据整合大大提高了空间蛋白质组的覆盖度和分辨率，为解析其他组学分子的空间分布提供了新方案。
PLATO架构的开发极大地促进了人工智能技术在生物医学中的应用。随着技术的不断迭代与创新，PLATO不仅能够提高蛋白质检测的效率和精度，还能够为后续的生物研究和药物开发提供更加丰富和准确的基础数据。
应用前景与影响
PLATO技术的发布为生物医学领域带来了新的发展机遇。随着其在高通量空间蛋白质组学的应用，未来研究者们将能更好地理解复杂生物系统中的蛋白质相互作用、分布模式和其在疾病过程中的相关性。这将对基础生物学研究、临床诊断与治疗、药物开发等多个方面产生深远的影响。
例如，在癌症研究中，PLATO技术可以帮助科学家们详细了解肿瘤微环境中不同蛋白质的定位和功能，揭示肿瘤的发展及转移机制，从而为个性化治疗策略的制定提供数据支持。在神经科学领域，该技术也有助于探索神经元之间的复杂相互作用，推动对神经退行性疾病的理解。
中国科学院赵方庆团队推出的PLATO技术，凭借其创新的空间蛋白组学检测方法，不仅为高通量组学技术的发展提供了新的思路，更为未来的生物医学研究开辟了一条全新的道路。随着PLATO技术的不断推广与应用，我们有理由相信，它将在助力人类健康科学的进步以及对生命现象深层次理解中发挥重要作用。
