2022-09-22 19:00:02, 质谱成像先锋队 布鲁克(北京)科技有限公司-质谱仪器
代谢组学是用于研究生物体内的氨基酸、糖类、脂质等内源性小分子代谢物的变化的技术。与DNA、RNA和蛋白质等大分子不同,小分子代谢物的变化更接近于生命体的表型信息,因此代谢组学研究对于理解各项生命活动、病变的产生和发展等都具有重要的意义。传统的代谢组学技术如GC-MS、LC-MS等,在对固态生物组织分析之前、常常要先做“匀浆化”处理。这样的分析策略会导致代谢物分子的空间信息的缺失。为了弥补这样的问题,人们提出了基于质谱成像的“空间代谢组学”的研究策略。
图2中展示的是timsTOF fleX质谱仪分别在关闭TIMS和开启TIMS的情况下、采集小鼠鼠脑组织切片的MALDI成像数据。图2a显示的是两组成像数据的总离子流图,图2b显示的是m/z 385-387质量段的平均质谱图;蓝色代表开启TIMS获得的总离子流图和平均质谱图,黑色代表关闭TIMS获得的总离子流图和平均质谱图。通过对比两种情况下的总离子流图和平均质谱图,可以看到开启TIMS可以检测到更多信号峰,并且部分离子的信号强度也有了明显的提升。离子信号强度的提升来源于timsTOF fleX独特的空间、时间双聚焦效应。以图2b中m/z 386的离子为例,开启TIMS使的信号强度产生了5倍的提升。除此之外,信号强度的提升还带来了更好的谱峰分辨效果,图2b中m/z 386处两个邻近质谱峰在开启TIMS后、几乎实现了“基线分辨”的效果,这对于后期、数据处理软件对这两个质谱峰的分辨和检出是非常有利的。
图2:timsTOF fleX质谱仪在小鼠鼠脑组织切片上采集的(a)总离子流图(TIC);(b)平均质谱图。
图4展示的是timsTOF fleX成像数据的处理流程。MALDI成像数据首先导入至布鲁克SCiLS Lab软件中,建立感兴趣的目标区域(ROI)。接着将原始数据和ROI区域导入至布鲁克的MetaboScape软件之中,对目标区域的成像数据做有效信号(feature)的提取。
表1:通过MetaboScape从小鼠鼠脑成像数据中所提取的feature数目。
分别从鼠脑的小分子成像数据和鼠脑的脂质成像数据中进行有效feature提取,初步的提取结果在表1中给出。无论是小分子MALDI成像、还是脂质MALDI成像,开启TIMS所获得的feature数目呈现数倍、乃至数十倍的提升。正如前文所述。timsTOF fleX独特的双TIMS设计,一方面能极大地提高生物分子的检测灵敏度,另一方面TIMS淌度分离为信号的分辨提供了额外的分离维度,有助于数据处理软件对复杂信号的辨认和识别。
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