質(zhì)譜成像（Mass Spectrometry Imaging, MSI）是以質(zhì)譜技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)質(zhì)譜直接掃描生物組織樣本實(shí)現(xiàn)成像的新型“分子顯微鏡”。該技術(shù)能夠在同一張組織切片上一次分析數(shù)百種分子的空間分布特征。

        MALDI質(zhì)譜成像分辨率的提高（<10μm）一直是該技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)和瓶頸。德國(guó)吉森大學(xué)Bernhard Spengler教授團(tuán)隊(duì)致力于大氣壓MALDI（TransMIT AP-SMALDI 10）質(zhì)譜成像系統(tǒng)的研制，首次實(shí)現(xiàn)了5μm高空間分辨率質(zhì)譜成像。其精密的光學(xué)設(shè)計(jì)大大提升了MSI的空間分辨率，同時(shí)保證了檢測(cè)的高靈敏度。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于小鼠膀胱組織中脂類(lèi)分子（Angew Chem Int Ed, 49(22):3834–3838）、小鼠腦組織中腫瘤標(biāo)志物（Histochem Cell Biol, (2013) 139:759–783）、小鼠腎臟組織中抗腫瘤藥物（Anal Bioanal Chem, (2011) 401:65–73）、甘草根莖中黃酮類(lèi)和皂苷類(lèi)（The Plant Journal, 2014, 80(1):161-171）、斯氏按蚊體內(nèi)脂類(lèi)物質(zhì)（Anal. Chem. 2015, 87(22), 11309−11316）以及Hela細(xì)胞中內(nèi)源性代謝物（Anal. Chem. 2012, 84, 6293−6297）的空間特異性分布研究。

        最近，國(guó)際頂尖雜志Nature Methods報(bào)道了Spengler教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果—Atmospheric pressure MALDI mass spectrometry imaging of tissues and cells at 1.4-μm lateral resolution（Nature methods, 2017, 14(1): 90-96）。優(yōu)化后的AP-MALDI質(zhì)譜成像系統(tǒng)再次將空間分辨率提高到了1.4 μm，實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞分子成像。如下圖所示，超高分辨率AP-MALDI質(zhì)譜成像系統(tǒng)能夠分辨單細(xì)胞生物草履蟲(chóng)亞細(xì)胞中脂類(lèi)、代謝物以及肽類(lèi)物質(zhì)的空間特征性分布。該項(xiàng)技術(shù)的問(wèn)世將為科研工作者帶來(lái)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)的全新視角，提供更為豐富的亞細(xì)胞水平的組織空間信息。

（a）草履蟲(chóng)RGB質(zhì)譜疊加圖像，空間分辨率3µm，[DG(31:0)+NH4]+紅色、[PC(34:1)+Na]+ 綠色、[Cer(d35:2)+H]+藍(lán)色；（c）草履蟲(chóng)RGB質(zhì)譜疊加圖像，空間分辨率3µm，[PS(32:1)+H-H2O]+紅色、[MG(22:1)+NH4]+綠色、[(Lys3Ala)+H]+藍(lán)色；（e）草履蟲(chóng)RGB質(zhì)譜疊加圖像，空間分辨率2µm，[DG(38:1)+NH4]+紅色、[(LysAsnArgLeu/Ile)+H-2H2O]+或[(LysArgValGln)+H-2H2O]+綠色、[PC(P-30:0)+H]+藍(lán)色；（g）輪蟲(chóng)吞噬草履蟲(chóng)的RGB質(zhì)譜疊加圖像，空間分辨率2μm，[PE(35:2)+H]+紅色、[PC(34:1)+Na]+綠色；（b, d, f, h）分別為a、c、e、g對(duì)應(yīng)的顯微鏡光學(xué)圖像。圖片來(lái)源于Nature Methods，（doi:10.1038/nmeth.4071）