MALDI质谱成像分析——杀虫剂到底对蜜蜂有何影响？

巴西圣保罗州立大学的研究人员进行了一项研究，利用基质辅助激光解吸电离（MALDI）质谱成像（MSI）分析了工蜂大脑中蛋白质表达和分布的可能变化，该工蜂曾暴露于亚致死浓度的吡虫啉（LC_50/100或1%的LC₅₀）下。

在世界范围内使用杀虫剂进行作物生产已经非常普遍，其中一个相当令人关注的问题是，这些杀虫剂不仅对害虫有害，对于在作物授粉过程中起重要作用的昆虫也是有害的。由于杀虫剂的使用，在蜜蜂中报告了许多亚致死效应，包括对发育、觅食方式、喂养行为、学习表现和神经生理学的影响。所以，评估农药对蜜蜂可能产生的有害影响的毒理学研究很重要，可以帮助制定保护和传粉媒介保持策略。

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研究旨在评估暴露于亚致死浓度吡虫啉（LC_50/100: 0.014651 ng 吡虫啉 µL−1 饮食）对蜜蜂的大脑中某些蛋白质分布的影响。研究人员通过MALDI-MSI方法对这些蛋白质进行了鉴定。MALDI-MSI技术通过监测特定脑神经在特定时间发生的生物化学过程的时空动态来实现组织原位蛋白质组学分析。为此，研究人员将觅食蜜蜂暴露在含有亚致死浓度吡虫啉的饮食中8天，然后，在暴露的第8天搜集蜜蜂，并使用蛋白质密度图分析它们的大脑。

图：参与学习和记忆获取的酶的MALDI质谱成像结果。（a）蛋白激酶C；（b）14-3-3 Leonardo蛋白；（c）肌动蛋白-5C；和（d）转铁蛋白。

结果表明，吡虫啉的暴露导致了蜜蜂大脑的一系列生化变化，包括突触调节、凋亡调节和氧化应激的改变，这些变化可能对这些蜂群的生理产生不利影响。

最早的质谱成像技术是MALDI质谱分子成像技术，是由范德堡大学（Vanderbilt University）的Richard Caprioli等在1997年提出的。如今，作为质谱最年轻的应用，质谱成像技术已经在医学研究（如癌症病理）、生物学研究（如上述研究所示）、药物研究（如药物代谢）等诸多领域显示了巨大的价值，并得到飞速发展，成为质谱研究的一大热点。

基于新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF，融智生物于2017年推出了QuanTOF质谱成像系统，该系统拥有强大的5,000Hz长寿命半导体激光器，以及自主开发的数据采集软件。2018年7月，融智生物宣布实现可达500像素/秒的成像速率，提升传统MALDI-TOF MS成像速率达10倍以上，普通样本成像只需几十分钟，使得质谱成像实现了“立等可取”。经过进一步的研发，目前QuanTOF质谱成像系统已经实现高达1000像素/秒的成像速率，在5-10微米的高空间分辨率下仍然保持高灵敏度。

QuanTOF质谱成像系统使得质谱成像真正可用于临床病理分析、术中分析等领域，为广大人民造福。