在接受Bruker Daltonics公司用途披露經(jīng)理香農(nóng)·科尼特博士(Shannon Cornett Ph.D.)的采訪時(shí)，他討論了MALDI的使用，并在對(duì)這種疾病的研究中獲得了更深層次的洞察力。

首先，我們必須認(rèn)識(shí)到疾病是一個(gè)細(xì)胞過(guò)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。

對(duì)血液、唾液或尿液等生物液體的分析至少具有侵入性，但由于健康細(xì)胞產(chǎn)物的稀釋和干擾，發(fā)現(xiàn)特定于患病細(xì)胞的生物分子可能會(huì)變得復(fù)雜。

使用空間導(dǎo)向的分子工具，如SpatialOMx，使研究人員能夠直接研究組織中分子起源的變化。

肺腺癌的H&E氧化物斑點(diǎn)。(圖片來(lái)源:David A. Litman/Shutterstock.com)

SpatialOMx驅(qū)動(dòng)的MALDI是一種無(wú)標(biāo)簽書(shū)寫(xiě)技術(shù)，使研究人員能夠在原位可視化廣泛的區(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，將代謝產(chǎn)物與蛋白質(zhì)結(jié)合起來(lái)，對(duì)疾病的途徑進(jìn)行更全面的研究。

目前商業(yè)單細(xì)胞分辨率近似于SpatialOMx系統(tǒng)。在常規(guī)的20μm/pixel分辨率下，科學(xué)家可以生成各種各樣的合成帽的信息，并且這些信息對(duì)于特定的細(xì)胞束是非常具體的。這提供了一個(gè)更深入的分子洞察力的現(xiàn)有技術(shù)，限于相對(duì)較少的組成。

在分子分析中，癌癥活檢通常分為誘變組織和非誘變組織。然而，細(xì)胞組織的組成要復(fù)雜得多，它由許多不同的細(xì)胞表型組成，每一種表型都是獨(dú)特的生化過(guò)程。當(dāng)所有的表型都被提取到一個(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)可能會(huì)丟失。

SpatialOMx為細(xì)胞束提供特定的分子指紋。許多已發(fā)表的初步研究表明，單分子指紋可以區(qū)分細(xì)胞表型，通常是在組織學(xué)無(wú)法區(qū)分表型的情況下。在其他情況下。SpatialOMx的數(shù)據(jù)提供了對(duì)疾病附近或遠(yuǎn)處地區(qū)發(fā)生的生化變化的非常具體的洞見(jiàn)。

研究人員還可以使用SpatialOMx來(lái)研究分子組織學(xué)如何與臨床結(jié)果相關(guān)，以更好地理解分子路徑。組織學(xué)上，兩個(gè)活檢可能有非常相似的特征，但是分子，可能有幾種不同的表型，這在文獻(xiàn)中已經(jīng)展示過(guò)了。

其他臨床研究人員正在研究建立分子指紋與患者病史比較分類庫(kù)的可行性。如果成功，分子分析可以通過(guò)向病理中添加更具體的分子成分來(lái)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(lái)分析組織。最常見(jiàn)的一種是組織學(xué)染色，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染色，病理學(xué)家在顯微鏡下檢查染色的組織部分，并根據(jù)細(xì)胞形態(tài)在水平尺度上的比較做出診斷。在許多情況下，由于過(guò)程的主觀性質(zhì)，組織學(xué)不能提供通暢的診斷。

第二種方法，染色(IHC)免疫組化，也很常見(jiàn)。使用hci，組織的一部分暴露在一種已知疾病標(biāo)志物蛋白的抗體標(biāo)簽上。病理診斷是基于抗體標(biāo)簽的目視分析。

IHC的性質(zhì)要求了解與發(fā)現(xiàn)工作流不兼容的特定目標(biāo)蛋白。相比之下，SpatialOMx在沒(méi)有分子標(biāo)簽的情況下，可以看到更廣泛的代謝產(chǎn)物、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)譜。

下載:馬爾迪圖像投影的質(zhì)譜癌癥生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)。

由SpatialOMx驅(qū)動(dòng)的MALDI是由Bruker timsTOF的flex訓(xùn)練儀器支持的。有了我們獨(dú)特的雙源，客戶現(xiàn)在可以無(wú)縫地結(jié)合來(lái)自LC-MS Omics和MALDI的圖像投影結(jié)果，以獲得前所未有的特異性和敏感性。

MALDI的圖像投影將研究人員帶到具有所需分子表型的細(xì)胞區(qū)域，以便對(duì)LC-MS進(jìn)行更具體的分析，以進(jìn)行真正的SpatialOMx分析。

如果你回顧一下過(guò)去20年使用質(zhì)譜法進(jìn)行臨床研究的范圍，那么組學(xué)(蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué))的las "技術(shù)變得越來(lái)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(gè)隊(duì)列都是由LC-MS/MS數(shù)據(jù)提取和分析的。然后對(duì)其進(jìn)行檢查，以確定隊(duì)列中的分子差異或與原始樣本活檢狀態(tài)相關(guān)的變化。

傳統(tǒng)組學(xué)分析的優(yōu)點(diǎn)之一是提取過(guò)程可以從組織標(biāo)本中提取大量的材料。然而，在單一溶液中提取異質(zhì)組織會(huì)使人對(duì)任何單個(gè)細(xì)胞表型的分子貢獻(xiàn)視而不見(jiàn)，使人無(wú)法將分子表達(dá)的任何變化追溯到細(xì)胞起源。

小鼠視網(wǎng)膜以微米10的縮放方式測(cè)量脂質(zhì)?？潭葪l表示μm 100 (Ctredit圖像:Bruker Daltonics和Jeffrey Spraggins，博士，Vanderbilt大學(xué)質(zhì)譜研究中心)

一些初步研究結(jié)合了不同的儀器，使用LC-MS分析和MALDI圖像投影來(lái)檢查組織隊(duì)列。隨著timsTOF flex培訓(xùn)的引入，我們的客戶現(xiàn)在有了一個(gè)集成的MALDI和LC-MS圖像投影平臺(tái)。

在實(shí)踐中，我們使用MALDI圖像投影來(lái)確定MALDI圖像投影數(shù)據(jù)中單個(gè)細(xì)胞表型的情況，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，但也有許多已發(fā)表的例子表明，組織學(xué)無(wú)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被證明可以區(qū)分。由SpatialOMx驅(qū)動(dòng)的MALDI在確定特定細(xì)胞表型和研究它們之間的分子差異方面提供了最高程度的選擇性和特異性。

在制藥行業(yè)中，SpatialOMx有兩種明顯的用途。第一個(gè)是在臨床前試驗(yàn)中測(cè)量劑量治療成分的豐度和分布。

在給動(dòng)物注射藥物后，SpatialOMx能否幫助確定藥物成分分布在何處，以及它是否指向正確的器官或患病細(xì)胞?該技術(shù)還提供了一種直接的藥物代謝監(jiān)測(cè)分布方式。

當(dāng)我們知道我們正在尋找的外殼時(shí)，瞄準(zhǔn)SpatialOMx是可能的。如果我們能發(fā)現(xiàn)成分，圖像就能揭示器官或動(dòng)物本身最豐富的位置，這些分布可能與來(lái)自其他圖像投影模式的信息相關(guān)。通常，測(cè)試成分的代謝物也反映在相同的測(cè)量中。

與傳統(tǒng)的全體瞄準(zhǔn)空間放射自顯影相比，它具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在腸體放射自顯影中，對(duì)試驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行藥物放射性成分的劑量，然后對(duì)其進(jìn)行放射性位點(diǎn)分析。通常，分子特異性較低，以確定發(fā)現(xiàn)的放射性同位素是附著在藥物分子上，還是附著在完整的藥物代謝產(chǎn)物上。

其次，產(chǎn)生和處理放射性成分的成本和時(shí)間可能非常高，因?yàn)檫@些測(cè)量將在藥物發(fā)現(xiàn)管道的后期進(jìn)行。相比之下，有針對(duì)性地測(cè)量SpatialOMx只需要幾個(gè)小時(shí)，操作成本低得多，信息內(nèi)容也深得多。

量化每個(gè)組織區(qū)域的成分含量也很重要。LC-MS是一種用于定量提取組織的標(biāo)準(zhǔn)工具。測(cè)量得到的成分只有一定量，假設(shè)它均勻地分布在整個(gè)組織中。不可能確定原始組織分支內(nèi)的任何分布。有了指向的SpatialOMx，可以量化每個(gè)像素內(nèi)的復(fù)合分布。

次要SpatialOMx分析的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是衡量metabilitos地圖創(chuàng)作和生產(chǎn)全數(shù)還包含許多其他的分布地圖內(nèi)生的組織、分析untargeted或發(fā)現(xiàn)藥物藥效學(xué)。

如上所述，timsTOF的flex格式是一個(gè)良好的timsTOF與MALDI高速源。因此，從基本的角度來(lái)看，良好的timsTOF只能支持LC-MS，而timsTOF的flex格式只能支持LC-MS和MALDI的圖像投影。此外，重要的是要注意，timsTOF的flex培訓(xùn)需要在LC-MS或MALDI分析之間進(jìn)行非機(jī)械或基于斷路器配置的更改。

對(duì)于一個(gè)可能已經(jīng)有一個(gè)良好的時(shí)機(jī)的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，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(gòu)買(mǎi)的。有時(shí)會(huì)對(duì)組織樣本的提取物進(jìn)行測(cè)量，有時(shí)可能會(huì)使用原始的液體樣本。

對(duì)于那些計(jì)劃分析組織活檢的研究人員來(lái)說(shuō)，了解常見(jiàn)技術(shù)的局限性是很重要的，這些技術(shù)是否涉及組織的均質(zhì)化和組織切片的提取，或者是在組織學(xué)引導(dǎo)的微提取之后進(jìn)行的。如前所述，這些方法要么完全丟失了空間信息，要么缺乏針對(duì)特定細(xì)胞分子表型的特異性。

TimsTOF的flex訓(xùn)練，結(jié)合LC-MS和MALDI的能力，使SpatialOMx驅(qū)動(dòng)的MALDI能夠提供更大的細(xì)胞特異性來(lái)進(jìn)行LC-MS的提取和分析。

預(yù)測(cè)變化的最重要領(lǐng)域?qū)⑹抢民R爾代夫驅(qū)動(dòng)的SpatialOMx將整個(gè)空間組件集成到信息分子管道中的能力。文獻(xiàn)表明，分子表型可能比組織學(xué)本身更具特異性和選擇性，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提高空間分辨率。納入技術(shù)比如timsTOF放置的flex培訓(xùn)以提高很大程度上正在做什么因?yàn)槿绻悻F(xiàn)在傳統(tǒng)工作流proteomics或metabolomics來(lái)確定分子改變,之后是一種自然聚集有這種能力MALDI-conducida分子民眾理解正在發(fā)生的這些變化。通過(guò)提供新的創(chuàng)新解決方案，我們使研究人員能夠選擇更有回報(bào)的路線。

MALDI在timsTOF的flex培訓(xùn)中領(lǐng)導(dǎo)了SpatialOMx

Dale Shannon Cornett，博士，喬治亞大學(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)品總監(jiān)。然后他去了范德比爾特大學(xué)(Vanderbilt university)擔(dān)任生物化學(xué)研究助理教授，與理查德·卡普里奧利(Richard Caprioli)教授合作，在當(dāng)時(shí)新興的圖像投影質(zhì)譜學(xué)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)新工具和方法。

Shannon在2009年重組了Bruker Daltonics，以支持圖像投影產(chǎn)品，現(xiàn)在負(fù)責(zé)美洲和亞太地區(qū)的ms圖像投影業(yè)務(wù)。他繼續(xù)在范德比爾特?fù)?dān)任生物化學(xué)研究助理教授。

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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