神经科学腾飞：协作、太空飞行与Orbitrap Astral质谱仪如何为脑衰老开启研究新窗口

在加州大学圣地亚哥分校（UC San Diego），研究人员正在利用患者来源的脑类器官结合太空飞行实验，探索是否可以在轨道环境加速与衰老相关的生物学过程。借助赛默飞Orbitrap Astral质谱仪（MS）实现的先进蛋白质组学技术，该团队正在深入了解复杂的大脑生物学，并为神经退行性疾病研究带来新的可能性。

介绍

神经退行性疾病仍然是最难研究的疾病之一。研究人员无法轻易或安全地对活体脑组织进行活检，即使是先进的疾病模型，也可能需要数年才能揭示有意义的生物学变化。在加州大学圣地亚哥分校，Aline Martins博士和Alysson Muotri博士正在尝试一种不同的方法：他们利用患者的皮肤细胞生成脑类器官，并将其送入太空，以探索低地球轨道环境是否能够加速与衰老相关的生物学过程。初步数据显示，在太空中30天可能相当于压缩了约 10 年的衰老过程，从而在更短的实验周期内观察到相关变化。从而为理解神经退行性疾病和评估新的治疗理念打开了新的可能路径。

以生物学为核心的设计研究方案

这项工作的真正优势体现在其研究设计上。研究人员并不依赖于通用模型，而是从患者皮肤细胞出发，生成可以模拟阿尔茨海默病等疾病并保留关键的患者特异性信息的三维微型脑类器官。这让团队拥有一个更加贴近人类实际情况的系统，用于研究衰老和疾病随时间的发展过程。太空飞行则增加了第二个维度：这是一个在地球上极难复制，但可能帮助更快揭示神经退行性疾病的分子和细胞驱动因素的研究环境。加州大学圣地亚哥分校综合空间干细胞轨道研究中心（ISSCOR）已经开始探索这种更广泛的方法，研究太空相关压力如何影响脑部衰老和认知下降，这对于阿尔茨海默病和痴呆症等疾病具有潜在意义。当这些类器官返回地球后，下一个挑战就是从每个样本中提取尽可能多的生物学信息。

从有限样本中获取更深入的洞察

脑类器官本身具有高度异质性，包含多种细胞亚型，这些细胞亚型对衰老和环境压力可能有不同反应。

为了从类器官样本中提取更深层次的生物学信息，研究人员认为Orbitrap Astral MS是他们研究中的核心工具。他们强调，单细胞蛋白组学所需的高灵敏度对于揭示太空环境如何影响不同细胞群体至关重要，而Orbitrap Astral MS帮助解锁了更深层次的生物学见解。

这一区别非常重要：Orbitrap Astral MS分析流程不仅仅是获取更多数据，更重要的是帮助团队解析复杂模型中的更多生物学信息。

Orbitrap Astral MS如何推动生物学进步

在赛默飞世尔科技，我们与追求大胆科学问题的研究人员并肩工作，通过开发技术帮助他们深入探索复杂生物学。

Aline表示，Orbitrap Astral MS在灵敏度和分辨率方面取得的重大进步，能够满足该研究的需求。其同步数据采集能力，以及通过高分辨率、高精确质量分析仪器进行并行离子处理，并最大化仪器利用率，有助于实现更深入的蛋白质覆盖、更高的灵敏度、更快的分析通量以及在复杂生物流程中实现准确、精确的定量分析结果。

对于像本研究这样的课题，这些功能帮助研究人员从有限的样本材料中获得更多信息，发现与疾病相关的微妙变化，并将创新性的实验设计转化为更深入、更快速的生物学洞察。

展望未来

这项研究的核心力量在于多种创新思想的融合。源自患者的大脑类器官提供了与人类高度相关的疾病模型。太空飞行可能成为加速衰老的催化剂。先进蛋白质组学技术帮助研究人员以更深入和清晰的方式理解复杂生物模型所揭示的信息，而单细胞蛋白质组学则开启了对驱动疾病生物学的细胞特异性变化的新视角。这些方法的结合，有望让科学家们以更快、更具信息量的方法研究阿尔茨海默病和痴呆等晚发性疾病。加州大学圣地亚哥分校与赛默飞世尔科技之间的这一合作展示了科学界协作如何为神经科学打开新大门，并以更具意义的方式加速科学发现。当研究人员不断突破可能性的边界时，这类研究预示着一个未来：我们可以更快、更深入地理解生物学机制，并为改善人类健康带来更大潜力。

了解更多信息

• 收听Aline Martins博士访谈了解更多关于本项研究背后的科学愿景及其对脑衰老和神经退行性疾病影响的信息。
• 进一步了解关于赛默飞世尔科技单细胞蛋白质组学解决方案以及它们如何帮助研究人员从有限且复杂的样本中获得更深入的见解。
• 探索Thermo Scientific Orbitrap Astral 质谱仪了解它如何通过更快的通量、更高的灵敏度，以及在高级工作流程中实现准确、精确定量，帮助研究人员获得更深入的生物学见解。