在接受Bruker Daltonics應(yīng)用程序開發(fā)經(jīng)理Shannon Cornett博士的采訪時，他討論了MALDI的使用，這為SpatialOMx在疾病研究中獲得更深入的分析提供了指導(dǎo)。

首先，我們必須確定這種疾病是一個細(xì)胞過程，對組織的原位分析為大多數(shù)人提供了直接和敏感的途徑來了解細(xì)胞中發(fā)生的分子變化。

對血液、唾液或尿液等生物液體的分析具有侵入性最小的優(yōu)點(diǎn)，但由于健康細(xì)胞產(chǎn)物的稀釋和干擾，尋找特定于患病細(xì)胞的生物分子可能會變得復(fù)雜。

使用面向空間的分子工具，如SpatialOMx，為研究人員提供了直接檢查組織起源的分子變化的能力。

肺腺癌H&E污染。(圖片來源:David A. Litman/Shutterstock.com)

由MALDI領(lǐng)導(dǎo)的SpatialOMx是一種品牌技術(shù)，它使研究人員能夠在原位設(shè)計(jì)出廣泛的區(qū)域特定分子圖像。與基于抗體的成像技術(shù)不同，SpatialOMx可以產(chǎn)生成百上千的分子圖像，從代謝物到蛋白質(zhì)，用于更全面的疾病途徑研究。

空間系統(tǒng)方法的商業(yè)單細(xì)胞定義。在20μm/pixel的標(biāo)準(zhǔn)定義下，科學(xué)家可以產(chǎn)生各種各樣的化合物，并且是特定于目標(biāo)細(xì)胞盒的。這提供了比現(xiàn)有技術(shù)更深入的分子分析，現(xiàn)有技術(shù)僅限于相對較少的化合物。

在分子分析中，癌癥活檢通常分為癌癥組織和非癌癥組織。然而，組織的細(xì)胞再生要復(fù)雜得多，因?yàn)樗稍S多不同的細(xì)胞表型組成，每一種表型都是單獨(dú)的生化過程。當(dāng)所有的表型都被提取到一個或兩個溶液中進(jìn)行分子分析時，關(guān)鍵分子指標(biāo)可能會被破壞。

SpatialOMx為細(xì)胞外殼提供特定的分子指紋。有許多已發(fā)表的試點(diǎn)研究解釋說，單分子指紋就能區(qū)分細(xì)胞表型，通常是在組織學(xué)無法做到的情況下。在其他情況下。SpatialOMx的特性為疾病發(fā)生的近距離或遠(yuǎn)距離區(qū)域的生物變化提供了非常具體的分析。

研究人員還可以使用SpatialOMx來驗(yàn)證分子組織學(xué)如何與臨床結(jié)果相關(guān)聯(lián)，以更好地理解分子途徑。組織學(xué)上，兩種活檢可能表現(xiàn)出高度同化的特征，但在分子上，可能有幾種不同的表型，這是文獻(xiàn)中已經(jīng)證明的。

其他臨床研究人員正在驗(yàn)證根據(jù)患者歷史構(gòu)建具有分子指紋的分類庫的可行性。如果成功，分子分析可以通過增加更多的病理特異性分子成分來幫助改善診斷和預(yù)后結(jié)果。

病理學(xué)家使用許多技術(shù)來分析組織。其中最常見的是組織學(xué)污染，它已經(jīng)作為一種診斷工具使用了100多年。在這里，組織的一部分被非特異性染料污染，病理學(xué)家在顯微鏡下檢查組織的污染部分，并根據(jù)細(xì)胞形態(tài)與分級鱗片的比較方式進(jìn)行診斷。在許多情況下，由于過程的主觀性質(zhì)，組織學(xué)不能提供明確的診斷。

第二種方法，即污染的免疫組化(IHC)，也很常見。使用hci，組織的一部分暴露在一種已知疾病源蛋白的抗體標(biāo)記細(xì)節(jié)中。然后根據(jù)抗體標(biāo)記的目視分析進(jìn)行病理診斷。

hpai的性質(zhì)要求了解與發(fā)現(xiàn)工作流程不兼容的特定目標(biāo)蛋白。相比之下，SpatialOMx設(shè)計(jì)的代謝物、脂類和無分子標(biāo)記蛋白質(zhì)的范圍要大得多。

下載:發(fā)現(xiàn)癌癥生物標(biāo)志物與馬爾迪表示質(zhì)譜。

由MALDI引導(dǎo)的SpatialOMx由Bruker timsTOF的拐點(diǎn)儀器激活。有了我們獨(dú)特的雙源，所有者現(xiàn)在可以將LC-MS Omics和MALDI的表示結(jié)果以前所未有的特異性和敏感性進(jìn)行組合。

MALDI的表示為研究人員提供了指導(dǎo)，使他們了解細(xì)胞中具有所需分子表型的區(qū)域，以便進(jìn)行更具體的LC-MS分析，以便進(jìn)行真正的SpatialOMx分析。

如果你看看過去20年使用質(zhì)譜法進(jìn)行的臨床研究的范圍，蛋白質(zhì)組學(xué)(蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué))技術(shù)已經(jīng)變得越來越流行和強(qiáng)大。

這些研究通常涉及臨床樣本的隊(duì)列，每個隊(duì)列由LC-MS/MS特征提取和分析。然后對其進(jìn)行檢查，以記錄與原始對照活檢條件相關(guān)的隊(duì)列或變化中的分子差異。

傳統(tǒng)omics分析的優(yōu)點(diǎn)之一是提取過程從組織標(biāo)本中獲得了大量的材料。然而，在單一溶液中提取異質(zhì)組織會使任何單個細(xì)胞表型的分子貢獻(xiàn)失明，使其無法跟蹤在細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)的分子表達(dá)的所有變化。

小鼠視網(wǎng)膜在變焦模式下測量了10微米的脂質(zhì)。(圖片Ctredit: Bruker Daltonics和Jeffrey Spraggins博士，Vanderbilt大學(xué)質(zhì)譜研究中心)

一些試點(diǎn)研究結(jié)合不同的儀器，使用LC-MS分析和MALDI表示來檢查組織隊(duì)列。隨著timsTOF拐點(diǎn)的引入，我們的所有者現(xiàn)在有了一個獨(dú)特的集成平臺來表示MALDI和LC-MS。

在實(shí)踐中，我們使用MALDI表示來確定MALDI表示特征的細(xì)胞表型的位置，然后將這些空間坐標(biāo)用于LC-MS/MS的微提取和分析。

組織學(xué)提供了一定程度的細(xì)胞選擇性，但在許多已發(fā)表的例子中，組織學(xué)無法區(qū)分細(xì)胞表型，但從馬爾迪圖像中提取的分子特征已經(jīng)被展示出來進(jìn)行區(qū)分。MALDI引導(dǎo)的SpatialOMx為記錄特定細(xì)胞表型和研究它們之間的分子差異提供了最高程度的選擇性和特異性。

在制藥行業(yè)，SpatialOMx有兩個明顯的需求。第一個是測量在臨床前試驗(yàn)中給藥的治療化合物的豐度和分布。

在給動物進(jìn)行劑量后，SpatialOMx能否幫助確定藥物化合物分布在何處，以及是否針對正確的器官或患病細(xì)胞?該技術(shù)還為監(jiān)測藥物代謝物的分布提供了直接途徑。

當(dāng)我們知道我們正在尋找的化合物時，有針對性的SpatialOMx是可能的。如果我們能找到這種化合物，圖像會顯示它在器官或動物本身中最豐富的位置，這些分布可以用其他成像方法的信息來標(biāo)記。通常，測試化合物的代謝物也會以同樣的程度被成像。

傳統(tǒng)的全身放射自顯影技術(shù)只提供了一個優(yōu)勢。在全身放射自顯影中，對試驗(yàn)動物進(jìn)行放射性藥物化合物的劑量，然后對放射性位點(diǎn)進(jìn)行分析。通常，分子特異性不足以確定所發(fā)現(xiàn)的放射性同位素是固定在藥物分子上還是固定在完整的藥物代謝物上。

其次，生產(chǎn)和加工放射性化合物的成本和時間可能非常高，這使得這些措施在以后的藥物發(fā)現(xiàn)過程中成為可能。相比之下，有針對性的SpatialOMx測量只需要幾個小時，操作成本低得多，信息內(nèi)容也深得多。

同樣重要的是，要測量每個組織區(qū)域中現(xiàn)有化合物的數(shù)量。LC-MS是一種用于定量提取組織的標(biāo)準(zhǔn)工具。該測量提供了單一數(shù)量的化合物存在，并假設(shè)它均勻地分布在整個提取的組織中。不可能確定這種原始組織在子隔間中的分布。對于預(yù)定的SpatialOMx，可以測量每個像素的復(fù)合分布。

SpatialOMx分析的一個次要優(yōu)勢是，生成目標(biāo)化合物和代謝物計(jì)劃的測量還包含許多其他內(nèi)源性組織化合物的分布計(jì)劃，用于非目標(biāo)分析或藥物藥效學(xué)發(fā)現(xiàn)。

如上所述，timsTOF的拐點(diǎn)是一個timsTOF pro，帶有MALDI高速源。因此，從本質(zhì)上講，timsTOF pro只能支持LC-MS，而timsTOF拐點(diǎn)能夠表示LC-MS和MALDI。此外，重要的是要注意，timsTOF的拐點(diǎn)不需要在LC-MS或MALDI分析之間進(jìn)行機(jī)械或基于配置的修改。

對于一個可能已經(jīng)有timsTOF pro的實(shí)驗(yàn)室來說，它很可能是為了進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)或代謝組學(xué)而購買的。有時會對組織樣本的提取物進(jìn)行測量，有時可能會使用原始液體樣本。

對于那些計(jì)劃分析組織活檢的研究人員來說，了解常規(guī)技術(shù)的局限性是很重要的，無論這些技術(shù)是涉及組織的均質(zhì)化和組織切片的提取，還是在組織學(xué)指導(dǎo)下的微提取之后進(jìn)行的。如前所述，這些方法破壞了完整的空間信息或缺乏針對特定細(xì)胞分子表型的特異性。

TimsTOF的拐點(diǎn)，結(jié)合LC-MS和MALDI的聯(lián)合能力，在MALDI的指導(dǎo)下激活SpatialOMx，為LC-MS的提取和分析提供更大的細(xì)胞特異性。

最重要的變化將是利用maldi - guiid SpatialOMx將空間組件完全嵌入信息分子管道的能力。文獻(xiàn)表明，分子表型可能比組織學(xué)和SpatialOMx的使用更詳細(xì)、更有選擇性，使研究人員能夠充分利用更高的特異性。

在Bruker，我們?yōu)槲覀兊乃姓咛峁└斓募夹g(shù)，提供更高的靈敏度和更好的空間分辨率。timsTOF融入這樣的技術(shù)拐點(diǎn)的定位是為改善廣大傳統(tǒng)工作流的因?yàn)槿绻阋呀?jīng)學(xué)或metabolomics確定分子變化,所以是一個自然的延伸為MALDI-guidée具備這種能力來理解這種分子變化的發(fā)生。通過提供創(chuàng)新的新解決方案，我們允許研究人員選擇更有回報(bào)的替代方案。

馬爾迪在timsTOF的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上指導(dǎo)了SpatialOMx

Dale Shannon Cornett，博士，格魯吉亞大學(xué)，1993年，Bruker 1994年加入應(yīng)用科學(xué)家，2002年成為MALDI benchtop系統(tǒng)的產(chǎn)品經(jīng)理。后來，他搬到了范德比爾特大學(xué)(Vanderbilt university)，成為一名生物化學(xué)研究助理教授，與理查德·卡普里奧利(Richard Caprioli)教授合作，開發(fā)當(dāng)時新興的表征質(zhì)譜領(lǐng)域的新工具和方法。

香農(nóng)于2009年加入Bruker Daltonics，支持代理產(chǎn)品，目前管理著美洲和亞太地區(qū)的毫秒代理業(yè)務(wù)。他繼續(xù)被任命為范德比爾特生物化學(xué)補(bǔ)充研究教授。

請注意:這里討論的產(chǎn)品僅供研究使用。它們不被批準(zhǔn)用于臨床診斷。

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