无标记分子成像技术(如基质辅助激光解吸/电离质谱成像matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry imaging,MALDI-MSI ),直接和同时绘制生物组织薄切片中的数百种不同代谢物。然而,在宿主-微生物相互作用中,定位微生物和将代谢物分配给宿主和微生物组组分,仍然具有挑战性。
近日,德国 马克斯普朗克海洋微生物学研究所(Max Plank Institute for Marine Microbiology) Patric Bourceau, Benedikt Geier,Manuel Liebeke等,在Nature Protocols上发文,开发了一种在同一切片上,结合MALDI-MSI和荧光原位杂交fluorescence in situ hybridization的相关成像方法,以识别和定位微生物细胞。详细介绍了一种强大而简单的方法metaFISH,基于核酸探针成像,将代谢物的空间分布,分配给微生物组成成分,直到单细胞分辨率。还描述了组织制备、组织上原位杂交on-tissue hybridization、荧光显微镜、数据整合到相关图像数据集、矩阵应用和MSI数据采集的实验步骤。基于MetaFISH技术,在单个组织切片上,将数百种代谢物和几种微生物物种,映射到微米尺度。例如,细胞内和细胞外细菌、宿主细胞及其相关代谢物,在动物组织中定位,从而揭示其复杂的代谢相互作用。还解释了如何识别低丰度细菌感染位点,以作为高分辨率MSI分析的感兴趣区域,引导用户在代谢物信号强度和荧光信号之间进行权衡。MetaFISH适用于从环境微生物学家到临床科学家的广泛用户。该方案需要约2个工作日。Visualization of metabolites and microbes at high spatial resolution using MALDI mass spectrometry imaging and in situ fluorescence labeling.基于MALDI质谱成像和原位荧光标记,以高空间分辨率可视化代谢物和微生物图1:利用基质辅助激光解吸电离质谱成像matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry imaging,MALDI-MSI,和原位荧光标记fluorescence in situ hybridization(MetaFISH),以高空间分辨率对代谢物和微生物进行可视化的工作流程。
图2:空间代谢组和显微镜数据的联合分析,将代谢物与宿主或微生物相关联。
图4:遵循方案的组织切片和显微镜载玻片记录。
图5:激光强度和发射次数影响MSI和FISH信号强度。
关键点
1、宿主-微生物相互作用的空间代谢组学程序,包括组织制备、基质应用、MSI数据采集、使用核酸探针的组织杂交、荧光显微镜和数据整合到相关图像数据集。
2、基于揭示代谢物的空间分布,MALDI-MSI实现了代谢物的单细胞水平定位。或者,激光捕获显微切割可以与LC-MS结合,或者MetaFISH将空间代谢组学与FISH结合。
Bourceau, P., Geier, B., Suerdieck, V. et al. Visualization of metabolites and microbes at high spatial resolution using MALDI mass spectrometry imaging and in situ fluorescence labeling. Nat Protoc (2023). https://doi.org/10.1038/s41596-023-00864-1https://www.nature.com/articles/s41596-023-00864-1声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!