直播回顾｜贺玖明教授课程回顾

2021-05-19 17:53:28, 生命科学武汉迈维代谢生物科技股份有限公司

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3月25日贺玖明教授做一场关于“质谱成像和代谢组学研究”的课程报告。

有的小伙伴没能看直播，感觉错过了几个亿！

不过没关系，今天我们给大家准备了回看和PPT摘录！

代谢物常用分析方法包括MRI、PET-CT、光学成像、LC-MS、MALDI-MSI等技术，但这些方法只能针对特定的或已知的分子，实现生物体内多种分子的高覆盖、高灵敏的成像检测，仍然是一大难点。其中MRI、PET-CT、光学成像等多用于活体检测；LC-MS联用技术多用于体液或组织匀浆分析，混合后的代谢平均水平；无法满足原位与时空分析的需求；MALDI-MSI技术适合于蛋白质等大分子，需高真空，对代谢物分析专属性差、灵敏度低。

对于药物研发方面，了解药物的组织分布、药效和安全性是非常重要的。比如一个理想的抗肿瘤药物，需要有高的抗肿瘤活性（药物在肿瘤聚集和释放）和低的毒副作用（在正常组织暴露较少），也就是药物的靶向性递送很关键。目前抗肿瘤药物的研究趋势，已从细胞毒药物到分子靶向药物再到免疫治疗药物。总体来说，需要药物到达指定的靶器官，进入肿瘤部位后才能发挥药效。

质谱成像是很强的定性定量工具，还有分子定位作用，结合代谢组学研究同时实现功能识别。质谱成像的应用方向主要有分子组织学，临床医学方面的分子病理、分子分型、分子分期，代谢组学方面的代谢表型和标志物，新药研发方面的药物靶向分析和药效毒理研究。

新型常压敞开式离子化技术，优势是无需在高真空系统中操作、使用方便，有利于大体积、远距离样本的检测；无需复杂样本前处理，实现快速检测。我们课题组对成像装置进行了优化，通过一个接口就可以和不同厂家的仪器连接，实现检测灵敏度高、动态范围宽、化学特异性强的质谱分子成像新方法。AFAI-MSI技术可以检测超过1500个代谢物峰，包括胆碱、胆酸、脂质等多种代谢物，灵敏度达到pg级水平，能比较完整地检测出同一通路上的代谢物，比如中心碳代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢等。此外，利用AFAI-MSI技术对脑组织做冠状切面、矢状切面分析，发现了天冬氨酸、腺嘌呤等小分子，对大鼠脑组织进行3D成像可以更形象的看到代谢物空间分布。

质谱成像的方法做肿瘤的代谢组学研究。基本流程是首先得到很多光学的照片，比如免疫组化的染色图等，把它和质谱成像的图做精准的匹配，然后对感兴趣的区域做提取，提取出来后进行代谢组学的统计分析，基于多变量分析可发现很多的差异代谢物，然后用差异代谢物做分子的自动判别，对于一些代谢物可以做直接的分布展示，看出不同区域的代谢差异。

举个食管癌组织原位代谢组学研究的例子。收集了几百例的食管癌组织。组织类型分为癌变组织、癌旁上皮组织、癌旁肌肉组织、远端的正常上皮组织、远端的正常肌肉组织。检测结果可以看到癌变组织聚到一类，癌旁正常组织相对远端的正常组织具有更加接近癌变组织的趋势，揭示癌变对癌旁正常组织的代谢具有影响，在食管癌筛查诊断中具有可降低假阴性的意义。

在以上的基础上又提出了一个新的思路。关注肿瘤的代谢不仅仅是在代谢物的层面，还关注代谢酶的层面。之前做蛋白质组学的老师可能会知道，用蛋白质组学的方法来发现酶水平的变化，但是酶量可能会很少，数据会被高丰度蛋白所覆盖，所以用蛋白组学发现关键酶的效率是很低的。所以现在我们采用了新策略，就是通过代谢组的变化，通过代谢网络能推测起作用的改变的酶，然后用传统的生物学方法例如免疫组化来验证找到的酶的改变。

最后总结质谱成像的一些特点。