采訪Shannon Cornett博士。在Bruker Daltonics的應(yīng)用程序開發(fā)經(jīng)理，討論使用MALD I導(dǎo)向SpatialOMx獲得更深入的疾病研究洞察力。

我們首先必須認(rèn)識(shí)到疾病是一個(gè)細(xì)胞過程，組織的原位分析為細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的分子變化提供了最直接和最敏感的途徑。

血液、唾液或尿液等生物流體的分析具有微創(chuàng)收集的優(yōu)點(diǎn)，但由于來自健康細(xì)胞的產(chǎn)品的稀釋和干擾，檢測(cè)特定于病變細(xì)胞的生物分子可能是復(fù)雜的。

使用空間導(dǎo)向的分子工具，如SpatialOMx，為研究人員提供了直接研究組織中分子變化的能力。

肺腺癌的H&；E染色。（Image caption Credit：David A.Litman/Shutterstock.com）

MALD I導(dǎo)向SpatialOMx是一種無標(biāo)簽的技術(shù)，它允許研究人員在現(xiàn)場(chǎng)可視化廣泛的區(qū)域特定的分子圖像。與基于抗體的成像技術(shù)不同，SpatialOMx產(chǎn)生數(shù)百到數(shù)千幅分子圖像，從代謝物到蛋白質(zhì)，以更全面地研究疾病途徑。

目前一代商用的SpatialOMX系統(tǒng)采用單細(xì)胞分辨率。在20μm/像素的常規(guī)分辨率下，科學(xué)家可以生成的信息涵蓋了廣泛的復(fù)合類，并且對(duì)于目標(biāo)細(xì)胞簇具有相當(dāng)?shù)奶禺愋?。這提供了一個(gè)更深入的分子洞察現(xiàn)有的技術(shù)，僅限于相對(duì)較少的化合物。

對(duì)于分子分析，癌癥活檢通常分為癌組織和非癌組織..然而，組織的細(xì)胞組成要復(fù)雜得多，由許多不同的細(xì)胞表型組成，每個(gè)細(xì)胞都進(jìn)行獨(dú)特的生化過程。當(dāng)所有表型被提取到一個(gè)或兩個(gè)溶液中進(jìn)行分子分析時(shí)，關(guān)鍵分子指標(biāo)就會(huì)丟失。

空間OMx提供特定于細(xì)胞簇的分子指紋。已經(jīng)有許多試點(diǎn)研究發(fā)表，表明獨(dú)特的分子指紋分化細(xì)胞表型，通常當(dāng)組織學(xué)不能。在其他情況下?？臻gOMx數(shù)據(jù)提供了非常具體的洞察生化變化發(fā)生在靠近或遠(yuǎn)離疾病的區(qū)域。

研究人員還可以使用SpatialOMX來研究分子組織學(xué)如何與臨床結(jié)果相關(guān)，以獲得對(duì)分子通路的更好理解..在組織學(xué)上，兩個(gè)活檢可能呈現(xiàn)非常相似的特征，但在分子上，可以有幾種不同的表型，這是文獻(xiàn)中已經(jīng)顯示的東西。

其他臨床研究人員正在研究構(gòu)建分子指紋與病史分類庫的可行性。如果成功，分子分析可能有助于改善診斷和預(yù)后的結(jié)果，增加一個(gè)更具體的分子成分的病理。

病理學(xué)家使用許多技術(shù)來分析一個(gè)組織。其中最常見的是組織學(xué)染色，它已被用作診斷工具超過100年。在這里，一部分組織被非特異性染料染色，病理學(xué)家在顯微鏡下檢查組織的染色切片，并根據(jù)細(xì)胞形態(tài)與分級(jí)量表的比較進(jìn)行診斷。在許多情況下，由于過程的主觀性，組織學(xué)不能提供明確的診斷..

第二種方法，免疫組織化學(xué)（I HC）染色，也是常見的。與IHC，一部分組織暴露在標(biāo)記抗體特異性的已知疾病標(biāo)記蛋白。然后根據(jù)抗體標(biāo)簽的視覺分析進(jìn)行病理診斷。

IHC的本質(zhì)要求知道與發(fā)現(xiàn)工作流程不兼容的特定目標(biāo)蛋白。相反，SpatialOMx可視化了更廣泛的代謝物和脂類以及沒有分子標(biāo)記的蛋白質(zhì)。

下載：癌癥生物標(biāo)記發(fā)現(xiàn)與MALD I成像質(zhì)譜法。

由Bruker的timsTO FfleX儀器啟用MALD I導(dǎo)向SpatialOMx。有了我們獨(dú)特的雙源，客戶現(xiàn)在可以無縫地結(jié)合LC-MSOmics和MALD I成像的結(jié)果，以獲得前所未有的特異性和敏感性。

MALD I成像引導(dǎo)研究人員到那些呈現(xiàn)所需分子表型的細(xì)胞區(qū)域，以便為真正的SpatialOMX分析進(jìn)行更具體的LC-MS分析。

如果你回顧過去20年來使用質(zhì)譜的臨床研究范圍，‘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)越來越流行和強(qiáng)大。

通常，這些研究涉及臨床樣本的隊(duì)列，每個(gè)樣本都是由LC-MS/MS提取和分析的。然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，以確定跨隊(duì)列的分子差異或相對(duì)于原始樣本活檢狀態(tài)發(fā)生的變化。

傳統(tǒng)的組學(xué)分析的優(yōu)點(diǎn)之一是提取過程從組織標(biāo)本中獲得大量的材料。然而，將異質(zhì)組織提取到一個(gè)單一的溶液中，會(huì)使任何單個(gè)細(xì)胞表型的分子貢獻(xiàn)失效，并使其無法跟蹤任何檢測(cè)到的分子表達(dá)對(duì)細(xì)胞起源的變化。

小鼠視網(wǎng)膜測(cè)量脂質(zhì)在10μm的變焦模式。標(biāo)尺表示100μm（圖像特征：Bruker Daltonics和JeffreySpraggins，博士。D.，范德比爾特大學(xué)質(zhì)譜研究中心）

幾項(xiàng)試點(diǎn)研究結(jié)合了不同的儀器，使用LC-MS分析和MALD I成像來檢查組織隊(duì)列。隨著Timstofflex的引入，我們的客戶現(xiàn)在有了一個(gè)單一的集成平臺(tái)，用于MALD I成像和LC-MS。

在實(shí)踐中，我們使用MALD I成像從MALD I成像數(shù)據(jù)中識(shí)別獨(dú)特細(xì)胞表型的位置，然后針對(duì)這些空間坐標(biāo)進(jìn)行微提取和LC-MS/MS分析。

組織學(xué)提供了一定程度的細(xì)胞選擇性，但有許多已發(fā)表的例子表明，組織學(xué)無法區(qū)分細(xì)胞表型，但從MALD I圖像中提取的分子特征已被證明是分化的。通過MALD I引導(dǎo)的SpatialOMx提供了最高程度的選擇性和特異性來識(shí)別特定的細(xì)胞表型并研究它們之間的分子差異..

在制藥行業(yè)中，SpatialOMx有兩個(gè)明顯的應(yīng)用。第一個(gè)是測(cè)量劑量治療化合物在試驗(yàn)對(duì)象中的豐度和分布，在臨床前試驗(yàn)中..

在給動(dòng)物投藥后，SpatialOMx可以幫助精確地確定藥物化合物分布在哪里，以及它是針對(duì)適當(dāng)?shù)钠鞴伲€是針對(duì)患病的細(xì)胞？該技術(shù)還提供了一種直接監(jiān)測(cè)藥物代謝物分布的方法。

當(dāng)我們知道我們正在尋找的化合物時(shí)，有針對(duì)性的SpatialOMx是可能的。如果我們能檢測(cè)到化合物，圖像就會(huì)揭示它在器官或動(dòng)物本身中最豐富的地方，這些分布可以與其他成像方式的信息相關(guān)聯(lián)。通常，測(cè)試化合物的代謝物也在相同的測(cè)量中成像。

與傳統(tǒng)的全身放射成像相比，靶向SpatialOMX具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在全身放射攝影中，試驗(yàn)動(dòng)物被用放射性標(biāo)記的藥物化合物給藥，然后進(jìn)行分析，以確定放射性的位置。通常，沒有足夠的分子特異性來確定檢測(cè)到的放射性同位素是否附著在完整的藥物分子或藥物代謝物上。

其次，產(chǎn)生和處理放射性化合物的成本和時(shí)間可能很高，將這些測(cè)量限制在藥物發(fā)現(xiàn)管道的后期。相比之下，有針對(duì)性的SpatialOMX測(cè)量只需要幾個(gè)小時(shí)，并且具有非常低的操作成本，并且提供了更深入的信息內(nèi)容。

量化每個(gè)組織區(qū)域中存在的化合物的數(shù)量也很重要。LC-MS是從組織中提取定量的標(biāo)準(zhǔn)工具。測(cè)量產(chǎn)生一個(gè)單一的化合物存在，并假定是均勻分布在整個(gè)組織提取。這是不可能確定任何關(guān)于在該原始組織的小室內(nèi)的分布。利用目標(biāo)SpatialOMx，可以量化每個(gè)像素內(nèi)的復(fù)合分布。

空間OMx分析的一個(gè)次要好處是，產(chǎn)生靶向化合物和代謝物圖譜的測(cè)量還包含許多其他化合物的分布圖，這些化合物是內(nèi)源性的，用于非靶向或發(fā)現(xiàn)藥物的藥效學(xué)分析。

如前所述，Timstofflex是一個(gè)帶有高速M(fèi)ALD I源的TimstofPro。因此，在基本術(shù)語中，TimstofPro只能具有LC-MS，而Timstofflex同時(shí)能夠進(jìn)行LC-MS和MALD I成像。此外，重要的是要注意，Timstofflex不需要機(jī)械或結(jié)構(gòu)變化來切換LC-MS或MALD I分析。

對(duì)于一個(gè)可能已經(jīng)有timsTO FPro的實(shí)驗(yàn)室來說，它最有可能被購(gòu)買來進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)或代謝組學(xué)。有時(shí)，測(cè)量將從組織標(biāo)本的提取物中進(jìn)行，而其他時(shí)候，他們可能使用原始的流體標(biāo)本。

對(duì)于那些計(jì)劃分析組織活檢的研究人員來說，重要的是要了解常見技術(shù)的局限性，無論是組織勻漿和提取組織碎片，還是遵循組織學(xué)引導(dǎo)的微抽取。正如已經(jīng)討論過的，這些方法要么完全失去空間信息，要么缺乏針對(duì)細(xì)胞特定分子表型的特異性。

具有LC-MS和MALD I能力的Timstofflex使MALD I導(dǎo)向SpatialOMx具有更大的細(xì)胞特異性，用于進(jìn)行LC-MS的提取和分析。

最重要的變化領(lǐng)域?qū)⑹悄軌驅(qū)⒖臻g成分完全納入分子信息管道使用MALD I引導(dǎo)的SpatialOMx。出版物表明，分子表型可以比單純的組織學(xué)更具體和更有選擇性，使用SpatialOMx可以使研究人員充分利用更高的特異性。

在Bruker，我們?yōu)榭蛻籼峁└斓募夹g(shù)，提供更高的靈敏度和更好的空間分辨率。集成技術(shù)，如timstofflex，定位于大大增強(qiáng)傳統(tǒng)的工作流程，因?yàn)槿绻阋呀?jīng)在做蛋白質(zhì)組學(xué)或代謝組學(xué)來確定分子變化，那么擁有MALD I引導(dǎo)的能力來理解這些分子變化發(fā)生在哪里是一個(gè)自然的附加因素。通過提供新的創(chuàng)新解決方案，我們使研究人員能夠采取替代的、更有回報(bào)的路線。

在timsTO Ffflex上的MALD I導(dǎo)向SpatialOMx

Dale Shannon Cornett，博士D.，格魯吉亞大學(xué)，1993年，1994年加入Bruker，擔(dān)任應(yīng)用科學(xué)家，2002年擔(dān)任臺(tái)式MALD I系統(tǒng)的產(chǎn)品經(jīng)理。然后，他轉(zhuǎn)到范德比爾特大學(xué)，成為生物化學(xué)研究助理教授，與理查德·卡普里奧利教授合作，在當(dāng)時(shí)新興的成像質(zhì)譜領(lǐng)域開發(fā)新的工具和方法。

Shannon于2009年重新加入Bruker Daltonics，以支持成像產(chǎn)品，目前在美洲和亞太地區(qū)管理MS成像業(yè)務(wù)。他繼續(xù)擔(dān)任范德比爾特生物化學(xué)助理研究教授。

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

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