人类多能干细胞衍生的心肌细胞（HPSC-CMS）具有研究心血管疾病和相关治疗的工具，但需要对HPSC-CM生物学进行更多的见解，然后才能实现其全部潜力。在一个学习最近发表在蛋白质组研究杂志，一种用于分析HPSC-CM代谢组和蛋白质组的新的多组学方法，可以极大地帮助您促进对HPSC-CM生物学的理解。

捷克葡萄牙直播与研究的主要作者伊丽莎白·贝恩（Elizabeth F. Bayne）交谈，GE实验室在威斯康星大学 - 麦迪逊分校，以了解有关该方法及其意义的更多信息。在这次访谈中，拜恩还讨论了采用多组学方法的好处，并概述了研究的下一步。

ASH板（AB）：研究HPSC-CMS的结构和功能特性为什么很重要？这可能有什么应用？

伊丽莎白·贝恩（EB）：HPSC-CMS在心血管疾病的精密医学领域表现出巨大的希望，这是全球死亡的主要原因。具体而言，HPSC-CM可用于用于药物应用，患者衍生细胞系的心脏病模型以及再生疗法（例如细胞置换疗法）的心脏毒性筛查。

AB：为什么在中复制HPSC-CMS数据体内模型被证明具有挑战性？

EB：与成年CMS相比，诊所中干细胞衍生的心肌细胞的全部潜力的障碍之一是它们的表型不成熟。培养中认为“晚期”阶段心肌细胞类似于胎儿表型体内并且缺乏与成人CMS相同规模的有组织的肌节和代谢网络。干细胞衍生的心肌细胞的这种相对不成熟使得难以模拟生命后期发生的心脏遗传疾病或将这些细胞用作A的一部分再生治疗。

AB：在这种情况下，多组学方法有什么好处？

EB：由于HPSC-CM成熟需要复杂的信号网络，因此迫切需要采用新的发现方法来获得系统级别的见解，以了解HPSC-CM生物学。我们分析了代谢物，脂质和蛋白质可发现CM成熟的发育驱动因素。基于质谱的方法以高通量方式提供了生物分子的无偏测量。代谢组和蛋白质组的测量变化可以与信号转导和细胞代谢的变化相关。我们旨在将这些测量结果整合在单个细胞培养物中，以最大程度地利用从每个珍贵样品中获得的信息，并在培养中成熟时创建心肌细胞表型的全面图片。

AB：您能描述您采用的顺序方法吗？

EB：顺序方法封装了从细胞培养物中收集代谢物，脂质和蛋白质的方式。在这里，我们使用基于溶剂的淬火技术来收集代谢产物和脂质，同时从HPSC-CMS的同一孔中沉淀出蛋白质。经过短暂的离心步骤后，富含代谢物的上清液和脱水的细胞沉淀很容易分离。使用自动流动注射的超高分辨率傅立叶离子离子共振质谱法分析了代谢物富含代谢物的上清液。从那里开始，我们在每个光谱中处理和注释了数百种代谢产物和脂质，并将注释的代谢物与代谢网络相关。同时，将残留的细胞材料分解并受到启用PASEF的Bruker Timstof Pro进行shot弹枪蛋白质组学。为了使蛋白质分辨，我们使用了Azo，一种离子，可光透明的表面活性剂，可实现高效的酶消化，同时实现自下而上蛋白质组学的定量可重复性。使用Maxquant，转换并组织到KEGG途径中搜索数据。最后，我们组合了代谢物和蛋白质命中，以创建这些心肌细胞的组合曲线。

AB：为什么要采用顺序收集多组分数据的策略有利？

EB：多组学的顺序策略使我们能够最大程度地利用从每种宝贵的细胞培养中获得的信息，这需要巨大的努力，资源和培养时间。它还使我们能够在整个成熟的各个阶段创建CM表型的多维图片，同时消除样品对样本变化的可能性。

AB：是否存在与依次收集数据相关的数据处理挑战？您是如何克服的？

EB：处理数据的最具挑战性的部分是确保代谢组学和蛋白质组学数据处理密切相互反映，同时仍确保对数据进行适当分析，以说明样品组成，仪器和数据采集方法的性质差异。例如，在自下而上的蛋白质组学数据集中考虑缺失值可能需要与代谢组学数据集中缺少值不同的统计方法。为了克服这一挑战，我们首先根据每个领域的公认标准独立处理数据集，然后整合了蛋白质和代谢物的命中。

AB：您在这个研究领域的下一步是什么？

EB：将来，我们预见到这种顺序提取策略可以翻译成组织，并进行一些较小的修饰，以说明3D组织的性质。这种多组学提取策略和质谱平台将有助于分析少量的组织，以进行临床上的分析，例如人类心脏活检样品。

伊丽莎白·贝恩（Elizabeth Bayne）正在与技术网络编辑总监Ash Board交谈。捷克葡萄牙直播