详解丨空间代谢组与原位质谱成像
2021-05-26 16:05:48, 诺米代谢
华质泰科生物技术（北京）有限公司
我们所熟知的代谢组学，用于阐述动植物组织或细胞中含有的代谢物整体含量及其变化规律。但缺少空间维度信息越来越制约研究的深入，现有的代谢组检测无法准确反映组织的动态代谢过程以及代谢网络。
生物组织的复杂性，由多种细胞类型组成，每种细胞类型都有一个异质群体，即每一个细胞都是不同的，不同细胞的代谢也是不同的。
Ian S. Gilmore et al., 2019
因此，开展生物学样本的代谢物成像，将揭示代谢组在组织中的空间分布，对生命科学的研究，具有重要的意义。Ian S. Gilmore et al., 2019
质谱成像（MSI）技术，是近年来发展起来的一种新的成像技术，具有无需标记，非特异性检测等优势，可检测各类组织或细胞的代谢物和蛋白质分子的空间分布。 空间代谢组学是指利用质谱成像（MSI）结合代谢组学的方法，充分利用质谱成像的准确识别并定位多种代谢物在组织、甚至细胞间的差异性分布的能力，结合代谢组学可对目标微区域组织进行深度代谢组学分析并获得代谢物种类和含量的能力，实现了对生物学样本的代谢物空间分布的检测。（殷志斌等，2021）Yonghui Dong et al., 2016 得益于质谱仪器成像分辨率和检测灵敏度的提高，空间分辨代谢组学突破了传统代谢组学信息深度不足的缺点，将组学信息拓展到了二维水平，极大地提升了对样品信息的认知。 质谱成像的离子源是关键，按照离子源不同，常将 MSI 分为以下几种：● 基质辅助激光/解吸电离质谱成像(MALDI-MSI)
● 二次离子质谱成像（SIMS）
● 解吸电喷雾电离质谱成像（DESI-MSI）
● 激光溅射 - 电 喷 雾 电 离 质 谱 成 像（LA-ESI-MSI）
MALDI-MSI 已成为当前最主流且应用最广泛的一类技术。
1. 空间分辨代谢组学在动物组织中的应用：肿瘤等疾病代谢物分布及代谢通路研究；
2. 在新药研发中的应用：药物及其代谢产物在机体中的分布，药物的作用机制研究和药效评价；3. 空间分辨代谢组学在植物组织中的应用：代谢物在植物中的分布和代谢通路研究。
1. 不同质谱成像离子源分辨率比较
诺米代谢采用大气压基质辅助激光/解吸电离——AP-MALDI 做为质谱成像系统，AP-MALDI MSI 技术，能高通量获取检测对象中的物质成分信息（定性或定量），从空间布局维度精准定位目标物质的空间变化，多平面组合后可以通过计算机数据模拟3维空间的物质分布，极大延伸了质谱的应用领域，更能发挥质谱在临床检测和生物制药行业中的应用，提供新的筛选或检测工具，弥补现有传统质谱研究的缺陷，比如高通量不足、需要标记物、前处理方法复杂等。 质谱成像系统连接的后端质谱仪分辨率也很重要，比如传统的真空MALDI-TOF 分辨率线性模式分辨率仅几千，在下图实例中，三种完全不同的肽是无法区分开的。反射模式虽然有2~4 万的分辨率，但由于飞行距离变长，离子动能损失，灵敏度会大大降低。而我们通过高分辨质谱成像图可以根据空间分布认识到这三种肽可能具有完全不同的生理功能，因此能够避免产生认知谬误。
诺米代谢采用 Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 质谱仪，将充分利用该质谱仪的高分辨率优势，实现了 AP-MALDI + Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 的强强联合！
诺米代谢提供一站式空间代谢组研究解决方案，检测流程如下：
AP/MALDI 动物组织切片成像
1. 平台优势
诺米代谢采用的 AP-MALDI 离子源，是对 MALDI 离子源的升级。AP-MALDI离子源相较于 MALDI 离子源，有如下优势：● 允许二级离子扫描成像。
AP-MALDI 离子源与其它主流离子源比对优势：
质谱成像的样本制备环节，需要进行基质喷涂，基质喷涂的质量，将对实验的质量产生较大的影响。我们将诺米代谢的基质喷涂仪喷涂效果进行了对比，可使分析物免于迁移、发散、错位。
质谱仪采用Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 质谱仪，组合型四极杆 Orbitrap 质谱仪提供的灵敏度、选择性、灵活性和易用性为目标和非目标化合物的筛查、定量、鉴定和确认设定了标准。可更为准确高效的进行物质的定性和定量。诺米代谢为CMA认证企业，Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 质谱仪已经过3Q认证。
2. 项目经验
诺米代谢已完成包括动物组织、肿瘤样本、植物叶片等各类项目，积累了丰富的项目经验。首家提供多种权威数据库注释，全面解析检测到的物质，强大的BioDeepDB自建数据库，融合了 MoNA、METLIN、HMDB、LipidSearch数据库，实现超高量物质种类的鉴定。(1) 诺米代谢提供一站式空间代谢组研究解决方案，服务内容包括从样本制备、质谱成像和数据处理等各环节；提供售前实验方案设计和售后技术答疑等服务；
1）卵菌在侵染硅藻后的硅藻生物碱合成
The oomycete Lagenisma coscinodisci hijacks host alkaloid synthesis during infection of a marine diatom2）苜蓿在盐胁迫下的基于 AP-MALDI 的空间代谢组研究AP-MALDI Mass Spectrometry Imaging of Metabolites Involved in Salt Stress in Medicago truncatulaFrontiers in Plant Science 
比较 AP-MALDI 和 MALDI 平台中检测到的图像和物质数量：
即日起至6月30日，诺米代谢推出「空间代谢组检测服务预售5折活动」，签单即可享受5折优惠，欢迎各位老师咨询！
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