多组学
什么是多组学？
多组学，也称为集成组学和泛组学，是一种综合运用两种或多种组学技术的研究方法。该方法通过整合并关联分析来自多个组学领域的广泛数据，赋能研究人员深度解析不同生物分子间的相互作用和相互影响，以全面揭示细胞功能、疾病机制和潜在的治疗靶点。
图片来源: Roychowdhury R. et al.. Multi-Omics Pipeline and Omics-Integration Approach to Decipher Plant’s Abiotic Stress Tolerance Responses. Genes 2023, 14(6), 1281; doi: 10.3390/genes14061281, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/,原始图片，未经更改。
多组学技术的进步
各组学领域分析技术的快速发展，为多组学工作流程的研究带来了全新突破。新一代测序（NGS）技术的发展以及纯化和 NGS 文库制备技术的自动化，共同推动了基因组学与转录组学研究领域的革命性变革。这些进步不仅大幅简化了数据的标准化采集流程，还强化了整合分析能力，显著提升了工作效率与数据准确性。
同样，随着质谱技术的进步，研究人员能够以更快的速度和前所未有的探索深度收集研究数据，从而在代谢组学和蛋白质组学研究中取得突破性发现。为进一步提升质谱技术的数据收集效率，研究人员正致力于通过自动化平台加速样品制备流程，并提高实验通量。
分析领域的快速发展往往伴随着对样品制备自动化技术的迫切需求，且这种需求还进一步延伸至其他工作流程及下游应用中，如酶联免疫吸附测定法（ELISA）、动力学研究、剂量依赖性探究乃至药代动力学分析等领域。
| 多组学领域 | 关键技术 |
| 基因组学 |
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| 转录组学 |
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| 蛋白质组学 |
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| 代谢组学 |
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多组学研究的新兴趋势和未来发展方向
随着单细胞组学和空间组学工作流程研究的不断深入，多组学技术正被整合应用于这两大领域，以更全面地解析所有生物大分子及其动态变化。这一趋势也推动了单细胞多组学和空间多组学成为研究热点。
单细胞多组学
单细胞组学技术通过深入解析基因表达谱与代谢产物之间的关联，揭示了细胞化学变化对细胞形态和细胞命运的影响，并阐明细胞间的异质性特征。该技术主要应用于免疫学、肿瘤学和发育生物学等研究领域。
目前，单细胞层面生物学研究主要依托以下技术：基于微流控技术制备单细胞-微球复合体实现转录组标记的转录组解析；采用组合 DNA 标签策略的单细胞基因组分析，以及利用抗体探针捕获细胞表面蛋白质组信息的表面蛋白质组检测。新兴技术则进一步实现对蛋白质组异质性的多维解析：包括单蛋白标记定位、翻译后修饰定量分析，以及蛋白质在胞外刺激下的亚细胞定位实时记录。
空间多组学
作为一项快速发展的研究领域，空间多组学旨在保留组织切片完整空间结构的前提下，对特定细胞类型进行原位标记，并提取其 DNA 或 RNA，以解析基因组和转录组在的空间分布特征。该技术还可表征表观基因组修饰，并结合组织学标记与成像技术获取蛋白质组学数据。进一步整合质谱分析、多模态成像与表达谱数据，还可实现对细胞动态变化的时空维度解析。
参考文献
- Roychowdhury R. et al.. Multi-Omics Pipeline and Omics-Integration Approach to Decipher Plant’s Abiotic Stress Tolerance Responses. Genes 2023, 14(6), 1281; doi: 10.3390/genes14061281. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. The image was not altered.
