LESA 质谱研究动物组织中药物成像

Analysis of chloroquine and metabolites directly from whole-body animal tissue sections by liquid extraction surface analysis (LESA) and tandem mass spectrometry.

Abstract

The rapid and direct analysis of the amount and spatial distribution of exogenous chloroquine (CHQ) and CHQ metabolites from tissue sections by liquid extraction surface sampling analysis coupled with tandem mass spectrometry (LESA-MS/MS) was demonstrated. LESA-MS/MS results compared well with previously published CHQ quantification data collected by organ excision, extraction and fluorescent detection. The ability to directly sample and analyze spatially resolved exogenous molecules from tissue sections with minimal sample preparation and analytical method development has the potential to facilitate the assessment of target tissue penetration of pharmaceutical compounds, to establish pharmacokinetic/pharmacodynamic relationships, and to complement established pharmacokinetic methods used in the drug discovery process during tissue distribution assessment.

Analysis of chloroquine and metabolites directly from whole-body animal tissue sections by liquid extraction surface analysis (LESA) and tandem mass spectrometry (JMS-12-0149)

运用液滴萃取表面分析（LESA）及串联质谱法（MS/MS）直接从全身动物组织切片中分析氯喹及代谢物

通过液滴萃取表面分析（LESA），外加串联质谱法（MS/MS），从组织切片中快速直接分析外源性氯喹及氯喹代谢物的含量及空间分布的做法早已得到证明。LESA-MS/MS（液滴萃取表面分析-串联质谱法）的结果比起先前发表的外源性氯喹定量结果 - 源自器官切除、提取及荧光检测等的繁琐流程 - 毫不逊色。LESA-MS/MS 直接取样分析外源性药物的空间分布对研究药物在目标组织中的渗透、研究建立药代动力学/药效关系、和在组织分布与评估过程中补充已建立的应用于药物发现过程药中的药代动力学方法等方面，具有潜力。

关键字：组织分析；成像；质谱分析法；氯喹；表面取样；LESA

结论
       本文提出的以串联质谱法为基础的方法在经过开发和验证之后，能够迅速决定药物相对含量、空间分布、以及提供未标记和标记了的药物代谢途径，尽早实现在药物发现过程中药物在组织中的药代和药动模型，建立互补的药代动力学/药效学的研究方法。在已经建立组织处理能力的实验室中（例如组织制片），运用针对QWBA（整体自显影定量技术）和LESA-MS/MS这一“即插即用”的样品处理和分析技术 - 可快速获取互补性的数据，解决利用放射性标记方法无法预见的问题。在液质联用生物分析实验室中，组织制片的来源是限制获得较高分辨率的药物组织分布数据的最大障碍。然而，这个问题可通过将注意力放在目标器官而不是整个身体得到解决。相比于单纯的串联质谱法，液滴萃取表面分析-串联质谱法（LESA-MS/MS）提供了宽广的动态范围并且在组织制片中不需要基质或者对组织切片进行后处理步骤。本研究中，液滴萃取表面分析-串联质谱法不但能直接测量外源性氯喹的相对含量，而且能测定各个组织中的预知代谢物含量，不仅如此，此方法还观察到外源性氯喹在不同组织类型中没有基质效应。先前公布的老鼠外源性氯喹组织分布数据与本液滴萃取表面分析-串联质谱法的数据相比，非常的一致。

       该方法相比于其他既有的表面取样方法，其局限性仍然是空间分辨率（目前~直径1.5-2mm）。这是应用微量移液器和用于萃取的溶剂系统所固有的问题。我们也尝试过应用更小尺寸的微量移液器，这样一来就不可避免地要平衡空间分辨率和灵敏度的要求。在液滴萃取表面分析-串联质谱法（LESA-MS/MS）中，移液管的尺寸或者萃取用的溶液能够快速更换，空间分辨率也相应改变。不过值得一提的是，这个研究中，组织上的每个点采样时间超过一分钟，运用低流速芯片可显著延长整个样本的数据采集时间（多达30 min）。延长的分析时间会帮助完成耗时的MS/MS分析、先驱离子扫描或中性丢失扫描，从而有利于寻找并鉴定未知代谢物。目前，液滴萃取表面分析-串联质谱法（LESA-MS/MS）和其他许多表面质谱成像方法一样，都局限于定性或相对定量分析，全自动的绝对定量方法的开发还刚刚开始。然而，在困扰QWBA（整体自显影定量技术）的完整性的问题（例如：组织厚度，组织密度，温度，暴露度等等）被解决之前，LESA-MS/MS被药理学界广泛接受也尚需一段时间。

注：TriVersa NanoMate® 芯片多通道纳喷离子源是美国 Advion BioSciences 公司于 2009 年推出的基于纳米芯片技术的全自动纳升电喷雾离子源，该产品也是一款新一代电喷雾质谱的多通道进样系统，特别适合于对药物及其代谢物、蛋白质、脂质等复杂样品的通量分析。