技术交流
扫描二维码
或添加“GeneGroup003”
获取更多更新资讯
商城订购
扫描二维码
或添加“基因商城（GeneMart）”
手机下单，快人一步
售后服务
扫描二维码
或添加“GeneGroup005”
获取更快速售后支持
多组学分析前处理的不二之选——Covaris低温干燥粉碎技术
组织异质性是多组学研究面临的重要挑战。这不仅源于器官本身存在空间各异的分区结构（如大脑）以及肿瘤组织特有的微环境异质性，更因为当采用相邻新鲜冷冻组织块进行不同组学分析时，不同组学层面可能反映的是组织环境的不同局部特征，导致基因变异与其RNA、蛋白质表达及代谢表型之间难以建立可靠关联。此外，小动物模型或珍贵临床活检样本往往量少有限，难以分割出足够的组织块用于全部组学检测，进一步限制了研究的深度与广度。 德国蒂宾根大学的Nicolas Casadei&Christoph Trautwein团队提出了一种创新替代方案——组织低温粉碎与冻干处理，为多组学分析奠定了更可靠的样本基础。其中，Covaris CP02 cryoPREP作为样本处理的核心工具，在技术实现中发挥了关键作用。该研究“Cryogenic mouse tissue homogenization as an alternative to fresh-frozen biopsy use for genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics”已发表于《Scientific Reports》。 低温粉碎-冻干技术 研究团队将健康小鼠的脑、肾、肝组织分为两组处理：一组采用传统的新鲜冷冻（FF）方法，将组织切成小块；另一组则采用低温粉碎-冻干(pulverized-lyophilized, PU）处理——使用Covaris CP02 cryoPREP进行低温粉碎，CP02根据不同组织特性调节击打水平，其中脑的击打水平为2，肝为3，肾为4，将组织粉碎为均一粉末后，冻干样本并分装用于后续各类组学分析。通过对比两种方法的组学分析结果，验证低温粉碎-冻干方法的有效性。 图1-1.新鲜冷冻（FF）和低温粉碎-冻干（PU）方法的实验流程设置 低温粉碎-冻干方法的显著优势 显著降低生物重复异质性 多组学数据均证实，低温粉碎-冻干处理可大幅减少样本异质性： 基因组学中，低温粉碎-冻干处理的脑组织的DNA甲基化重复样本间聚类更紧密，异质性显著低于新鲜冷冻样本（图2a、b）； 转录组学中，低温粉碎-冻干处理的脑和肝组织重复样本相关性提升，RNA解卷积结果均一性更优（图3a、b、c）； 蛋白质组学和代谢组学中，低温粉碎-冻干处理的脑和肝组织重复样本相关性提高，代谢物检测偏差减少（图4a、b；图5a、b）。 图2-1.新鲜冷冻（FF）与低温粉碎-冻干（PU）处理的脑、肾、肝组织的基因组DNA甲基化状态分析。 图3.转录组学揭示低温粉碎-冻干（PU）方法降低生物重复间的组织异质性。 图4.低温粉碎-冻干（PU）处理对蛋白质分析的影响评估。 图5-1. 新鲜冷冻（FF）和低温粉碎-冻干（PU）处理的脑、肾、肝组织代谢组学分析。 分子特征覆盖度与完整性优异 新鲜冷冻（FF）和低温粉碎-冻干（PU）方法的多组学特征覆盖高度一致： 基因组学和转录组学特征重叠率100%，蛋白质组学和代谢组学达85%-95%（图1b）； 脑、肾、肝组织的特征重叠率分别为94%-100%（图1c）、95%-100%（图1d）、94%-100%（图1e），核心分子特征完整保留。 图1-2.新鲜冷冻（FF）和低温粉碎-冻干（PU）方法在所有组织类型组合（B）及在单个（C）脑、（D）肾和（E）肝组织的特征覆盖和保留能力的对比。 不影响分子完整性与分析性能 低温粉碎-冻干处理对分子结构无破坏，部分指标更优。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析显示： RNA完整性、产量及纯度与新鲜冷冻处理相当，仅与组织类型相关（图S2d、e、f）； DNA甲基化模式、全基因组测序覆盖度与FF一致（图2c、d、e；图S1b）； 低温粉碎-冻干处理的脑和肝组织中糖磷酸的浓度比FF更高（图S4e）。糖磷酸，糖酵解和戊糖磷酸途径（PPP）中间产物，在细胞能量代谢中起着至关重要的作用，对分析前的样本处理高度敏感。 低温粉碎-冻干处理也使得肝组织的腺苷酸能量电荷更高，利于腺苷一磷酸、二磷酸和三磷酸（AMP、ADP、ATP）的长期保存（图5c、d）。 图S2. RNA测序质量控制及组织制备方法对文库构建性能的影响。新鲜冷冻（FF）和低温粉碎-冻干（PU）处理后的RNA纯度（260/280(d)和 260/230(e)）相似，文库大小(f)也相似。 图2-2.新鲜冷冻（FF）与低温粉碎-冻干（PU）的脑、肾、肝组织的基因组DNA甲基化状态分析。以皮尔逊相关系数（A）和主成分分析（B）可视化样本聚类情况；每个样本均掺入未甲基化的λ噬菌体对照（C）和CpG甲基化的pUC19对照（D）后比较FF与PU方法间的甲基化水平差异和甲基化位点覆盖度（E）。 图S1b. 新鲜冷冻（FF）与低温粉碎-冻干（PU）样本全基因组测序的错误率Q值。 图S4e. 基于液相色谱-质谱(LC-MS)的代谢物鉴定揭示：脑组织和肝脏低温粉碎-冻干（PU）样本中糖酵解代谢物保留率相对高于新鲜冷冻（FF）组织，而肾脏中两种样本处理方式的糖酵解代谢物总量相当。 图5-2.新鲜冷冻（FF）与低温粉碎-冻干（PU）处理的脑、肾、肝组织代谢组学分析。 总结 研究证实，基于Covaris CP02 cryoPREP的低温粉碎-冻干技术，不仅能保留关键分子特征的覆盖度和质量，还能减少生物学重复间的异质性，为多组学分析提供均质化基础。该方法提升了数据的可重复性，便于样本运输和储存，尤其适用于样本量有限的情况，为多组学研究开辟了更可靠、高效的路径，在癌症研究等依赖精准多组学数据的领域具有重要应用价值。 Covaris CP02 cryoPREP的核心价值 1 精准适配组织特性 通过调节击打水平（2-4级），针对脑、肝、肾的不同结构特点进行针对性粉碎，确保将组织粉碎为均一的粉末，避免了因粉碎不均导致的样本偏差，为后续均质化分析奠定基础。 2 保障样本处理效率 该设备能高效地将完整组织（如肝叶、左肾、左脑半球）粉碎，结合冻干处理后可制备出约10mg的干粉，等分后用于后续分析，简化了样本制备流程。 3 支持多组学整合 经CP02处理后的样本，可同时满足基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学的分析需求，无需为不同组学重复处理样本，减少了样本损失和操作误差，尤其适合样本量有限的研究场景。 更多Covaris CP02 cryoPREP文献： [1] A proteogenomic analysis of cervical cancer reveals therapeutic and biological insights (2024). Nature Communications volume 15. https://www.nature.com/articles/s41467-024-53830-0 [2] Liu, Qian et al. Proteogenomic characterization of small cell lung cancer identifies biological insights and subtype-specific therapeutic strategies(2024). Cell, Volume 187, Issue 1, 184 - 203.e28. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092-8674(23)01335-1 更多Covaris CP02 cryoPREP低温粉碎的信息，请点击下方文字跳转 更多关于冻干的介绍，请点击下方文字跳转 关于我们 Covaris公司一直致力于研发基于声学、机械及分子生物学的高性能组织样本处理系统，旨在帮助研究者实现快速、稳定、高效样品的预处理。基因有限公司作为Covaris在中国的合作伙伴和全国代理商，为您提供DNA 片段化、ChIP实验、FFPE样本核酸提取、蛋白提取解决方案等。 申请Covaris CP02 cryoPREP低温干燥粉碎仪试用，请扫描下方二维码联系产品经理或联系您身边的基因人。
