案例分享 | 高分辨率AP-SMALDI质谱成像助力肺部疾病研究

本研究中，研究人员采用AP-SMALDI质谱成像方法，在人体等效药物剂量下，采用10μm像素可视化检测抗结核药物在小鼠肺组织中的分布。本研究中对冷冻切片的制备、基质的选择、采集参数的使用以及数据的分析等多方面进行了最优化处理，以得到最佳的药物分布检测结果。为了减少水溶性药物化合物移位，在不使用任何包埋介质的情况下，对易碎和易变形的小鼠肺叶进行了冷冻切片。对基质的选择和应用进行了调整，以最大限度地减少水溶性化合物的移位，并确保所用剂量的药物能够被有效检测。AP-SMALDI MSI检测采用高质量分辨率（R = 240k fwhm@m/z 200），高质量准确度（RMS< 1.5 ppm）进行准确地质量鉴定，并通过组织内MS/MS进行了验证；采用高空间分辨率（10μm像素）对小鼠肺部亚结构进行精准定位和识别。此外，选择离子监测(SIM)和全扫描(FS)模式在同一检测中的结合使用既能提高低剂量药物的检测灵敏度，还能同时检测其它药物和化合物，如脂类，这有助于减少稀缺实验材料的消耗。采用此工作流程，我们成像了各种抗结核药物的分布，包括四种一线药物(吡嗪酰胺、利福平、乙胺丁醇片、异烟肼)和二线药物莫西沙星和氯法齐明在小鼠肺组织中的空间定位。

莫西沙星（B）、乙胺丁醇（C）和异烟肼（E）在同一动物小鼠肺组织中的AP-SMALDI成像，标尺=1mm

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本研究首次采用10μm高空间分辨率、高质量分辨率（140,000 @ m/z 200）和高质量精度（≤2 ppm）AP-SMALDI MSI质谱成像系统分别在正、负离子模式下对野生型和敲除Pex11β基因的晚期胎鼠（E19）肺组织脂质体特征进行鉴定和对比分析，并建立了一套优化的样品制备方案和数据分析工作流程，以可靠和可重复的相对定量不同组织切片的脂质和其他细胞代谢物。

采用AP-SMALDI MSI对晚期胎鼠肺组织进行脂质体图谱分析

在负离子采集模式下，我们检测到了去质子化的不同脂质类型（图1A），如PE、PG（磷脂酰甘油）、PS、PA（磷脂酸）、PI（磷脂酰肌醇）等；在正离子采集模式下，检测到了不同脂类分子的质子化、钾加合物和钠加合物形式，如PC、SM、和Cer（神经酰胺）等（图1B）。检测结果显示，大部分已鉴定的脂类在整个E19小鼠肺组织切片中均有分布，且由于未充气的肺组织上皮细胞密集，具有典型的胎儿结构，E19肺呼吸区（成人肺肺泡区）可见均匀的脂质分布（主要覆盖外周区域）。为了对其中的脂质分子进行精确注释，本研究分别在正、负离子模式下对E19小鼠肺组织进行了原位二级鉴定，获取其二级碎片离子信息。

结果表明，本研究中经过优化的MSI方法能够检测和表征E19小鼠肺中所有可能的主要脂质类型（正、负离子检测模式），这些脂质体信息可以作为肺脂质体的参考，有助于更好地了解晚期胎儿肺发育和分化，以及与脂质改变相关的各种肺部疾病的分子机制。

利用高分辨率AP-SMALDI质谱成像技术表征晚期胎儿E19小鼠肺脂质体

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