病理导向多重成像技术PathoPlex实现疾病图谱整合与亚细胞分辨率解析

本研究针对组织蛋白质空间表达分析的技术瓶颈，开发了PathoPlex框架，通过结合亚细胞分辨率多重成像与开源分析软件，成功实现140余种抗体的同步检测和蛋白共表达模式解析。研究人员在免疫介导性肾病中发现上皮细胞JUN活性是关键病理开关，在糖尿病肾病中鉴定出钙离子介导的肾小管应激等治疗靶点，为复杂组织病理学研究提供了革命性技术平台。

在生物医学研究领域，解析蛋白质在组织中的空间表达模式对理解疾病机制至关重要。然而现有多重成像技术面临三大挑战：抗体组合有限制约检测广度，分辨率不足限制亚结构观察，分析方法单一难以整合多层次生物信息。这些问题导致研究人员难以全面捕捉疾病相关的空间分子特征，特别是在细胞密度高的器官如肾脏中。

丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）临床医学系的研究团队在《Nature》发表突破性研究成果。他们开发的PathoPlex技术框架创新性地将95轮迭代成像与GPU加速计算相结合，实现80纳米像素分辨率下142种标志物的同步检测。该研究通过小鼠模型发现pJUN(Ser63)介导的壁层上皮细胞活化是新月体肾炎的关键机制，在人类糖尿病肾病样本中鉴定出TRPC6-AIFM1信号轴等治疗靶点，并证明SGLT2抑制剂可部分逆转早期糖尿病肾损伤的分子特征。

关键技术包括：1)基于APTES涂层的组织防脱处理方案；2)3D打印自动化液体处理系统实现40例临床标本并行处理；3)开源Python工具包spatiomic进行像素级聚类分析；4)使用人类糖尿病肾病活检队列（n=38）和青少年2型糖尿病研究队列（n=18）进行验证。

"病理导向多重成像框架构建"部分显示，PathoPlex在160nm分辨率下较传统质谱成像方法（1000nm）显著提升亚细胞结构辨识度。通过比较IMC和CODEX系统，证实该技术可同时优化检测通量（122种蛋白）与分辨率（80nm）。

"实验性疾病概念验证"章节揭示，在抗肾小球基底膜肾炎模型中，cluster 21（pJUN高表达）在新月体形成前即出现于壁层上皮细胞。体外实验证实JNK抑制剂CC-930可抑制PDGF诱导的细胞迁移，大鼠模型显示该药物使CD44+活化细胞减少67%（P<0.001）。

"人类疾病整合图谱"部分通过61种标志物分析显示，cluster 19（TRPC6⁺/AIFM1⁺）在糖尿病肾病近端小管特异性富集。电子显微镜和质谱成像验证了TRPC6的亚细胞定位，单细胞RNA测序证实SGLT2抑制剂可调节该通路相关基因表达。

"超越经典病理学"的142标志物分析发现，早期糖尿病患者已出现肾小球滤过屏障损伤和线粒体应激特征。SGLT2抑制剂治疗使peritubular毛细血管完整性相关cluster 38增加2.1倍，但未能完全逆转血管平滑肌异常。

这项研究的重要意义在于：1)建立首个兼容常规显微镜的多重成像标准化流程；2)发现JNK-JUN-CD44轴是肾小球新月体形成的核心机制；3)提供糖尿病肾病空间分子特征的完整图谱；4)开发的开源工具推动空间组学民主化。技术框架已应用于肝纤维化、脑肿瘤等研究，为精准医学时代的病理诊断提供新范式。