摘要目前对于肿瘤药物的研发，传统2D细胞培养的方法在筛选可用于临床测试的候选药物时存在一些难题。为了克服这些难题，3D组织培养的研究逐渐增多，从而促进了新的体外肿瘤模型的发展。传统的2D和3D分析方法在很大程度上依赖显微镜进行观察。然而，这种高度依赖于人工的方法耗时且容易因主观判断而误差较大。因此，自动化的孔板成像分析方法应运而生，可以快速对培养在细胞孔板中的3D肿瘤球体进行成像和分析，从而生成定量和定性结果。本文中，我们展示了一种快速高通量的3D肿瘤球成像分析方法，使用瑞孚迪（Revvity）Celigo全视野高通量细胞成像分析仪对3D肿瘤球进行成像，并对肿瘤球的数量、大小、迁移、侵袭、活力以及药物诱导/抑制肿瘤球生长的剂量反应进行分析，可提高肿瘤药物的研发效率。      ◇ 高速：3.5-10分钟，检测整板◇ 全面：全孔成像，无一遗漏◇ 准确：统一标准，电子存档Celigo全视野高通量细胞成像分析仪用于3D肿瘤球的分析：❖Celigo全视野高通量细胞成像分析仪是一款基于孔板的细胞成像设备，能够快速对标准微孔板进行整板全孔成像，捕获细胞的明场和荧光图像。❖捕获的图像通过Celigo软件分析，以测量细胞的大小、形态、细胞计数、融合度和荧光强度等参数。❖Celigo软件可对3D肿瘤球进行分析，获得肿瘤球数量、大小、平滑度、活性、凋亡、迁移、侵袭等形态学和功能指标。下面是具体方法的介绍01肿瘤球生长过程中球体大小的测量实验      人脑星形胶质母细胞瘤细胞（U87-MG）以1000个初始细胞接种到U型孔板中进行肿瘤球的培养，生长至第4天开始进行成像及分析。    从第4天起，肿瘤球的大小在接下来的14天内呈线性增加，生长的一致性较好。    Celigo能够快速分析肿瘤球并监测其大小随时间的变化。02胶原蛋白（Collagen）或人脐静脉内皮细胞（HUVEC）上的肿瘤球迁移实验      肿瘤球形成培养至第4天，转移到Collagen或HUVEC层上。    转移后，添加17-AAG，诱导肿瘤细胞向胶原蛋白表面迁移。    Celigo从转移后开始进行全孔的成像和分析，可分析计算出明场或荧光下肿瘤球迁移面积在药物的作用下随时间的变化。03肿瘤球生长抑制实验      肿瘤球形成培养至第4天，开始进行成像及分析。    从第4天到第7天，使用了两种药物17-AAG和PI-103来抑制肿瘤生长。    从图像和数据中可以清晰地看出，随着药物浓度的增加，肿瘤球的大小逐渐减少，表明生长受到抑制。    Celigo能够快速分析肿瘤球，并监测药物诱导的生长抑制作用随时间的变化。04肿瘤球侵袭实验      肿瘤球在液体培养基中形成培养至第4天后，将液体培养基更换成基质胶（Matrigel），在第4到第7天，添加17-AAG诱导肿瘤细胞向基质胶中侵袭。    Celigo可以通过分析肿瘤球侵袭到基质胶（Matrigel）中的细胞融合度（confluence）百分比的变化，准确量化随着17-AAG浓度的变化肿瘤细胞在基质胶中的侵袭水平。图像显示，随着17-AAG浓度的增加，肿瘤侵袭进入基质胶中的情况受到抑制。05肿瘤球组织间的侵袭实验            人脑星形胶质母细胞瘤细胞（U87-MG）形成的肿瘤球和星形胶质细胞形成的3D球体分别单独培养了4天。    在第4天，它们被混合在U型板孔底部共培养20小时。    在这20小时的培养过程中，星形胶质细胞的3D球体缓慢侵入肿瘤球体中。    % Confluence = GFP区域融合度/两个3D球体明场区域融合度结论（1）Celigo全视野高通量细胞成像分析仪是一款多功能的3D肿瘤球分析工具。（2）Celigo已被证明可以进行如测量3D肿瘤球的数量、大小、迁移、侵袭、活力等实验。（3）以前需要人工手动用显微镜观察的实验，如肿瘤球大小测量，生长抑制监测，在胶原蛋白（Collagen）或人脐静脉内皮细胞（HUVEC）上的迁移，侵袭到基质胶中的区域大小测量以及3D组织间的侵袭等，现在可以通过自动化细胞成像分析的方法轻松量化。   

关键词：Patient-derived organoids 患者来源类器官，Mass spectrometry imaging 质谱成像，Spatial lipidomics 空间脂质组学，whole-mount 全贴式2024年7月，国家卫生健康委科学技术研究所高华方研究员、北京航空航天大学生物医学工程学院陈晓芳副教授及北京大学第三医院赵红梅教授共同通讯（兰春燕、彭颖为共同第一作者）在 Analytica Chimica acta 在线发表题为“Spatially lipidomic characterization of patient-derived organoids by whole-mount autofocusing SMALDI mass spectrometry imaging”的研究论文，本研究引入了一种全贴式（whole-mount, WM）类器官前处理方案，可不依赖于切片、原位可视化类器官表面的脂质分子。为了评估该方法的有效性，研究分析了9个乳腺癌类器官（breast cancer organoids, BCOs）和6个正常乳腺类器官（normal breast organoids, NBOs）的脂质分子分布，最终发现来自同一类器官系的不同类器官间具有脂质分子的一致性，而肿瘤类器官和正常类器官间具有显著的脂质分子差异。01     前言    患者来源的类器官（patient-derived organoids, PDOs），作为临床前模型在个性化医疗中展现出巨大的潜力，能够准确模拟来源样本的异质性，与原始临床标本表现出高度一致的基因型和组织病理学特性。然而，在进行类器官构建前尚无快速、高效的方法确保肿瘤组织样本的质量，从而无法保证获得的肿瘤类器官中无正常类器官的污染；另一方面，虽然有研究提出在类器官培养过程中优化培养基的配方尽可能避免正常类器官的过度生长，但尚无高效便捷的技术平台直接用于肿瘤类器官和正常类器官的鉴别。截止目前，类器官的基因组学和组织病理学表征技术已经相对成熟，但由于大多数癌前病变的基因突变特征与癌症样本相对一致，因此无法仅通过基因组学特征进行肿瘤和正常类器官的鉴别。脂质在解析细胞结构和功能方面扮演重要的角色，分析脂质组学特征能够对样本状态有更系统全面的理解，并且对细胞过程、细胞膜动态变化和能量代谢提供一定的见解。本研究创造性提出了全贴式类器官成像方法，即类器官不用切片，直接完整的类器官粘附到载玻片上，然后用 AP SMALDI 5AF & Orbitrap 质谱成像系统直接三维成像，该技术平台有望实现对不同状态类器官的区分。02     实验设计    图1. 基于WM AF SMALDI MSI表征类器官表面脂质组学特征的流程图。本研究中全贴式类器官样本制备方法结合自动聚焦质谱成像技术免标记直接绘制类器官表面的脂质分子。为了实现上述目的，本研究提出将类器官直接转移至聚-L-赖氨酸涂覆的腔室载玻片表面，促进对多种不同处理条件下类器官的高通量分析。为了保证类器官的形态不被破坏，本研究提出将类器官采用甲醛固定后，用于质谱成像检测，一方面提高了脂质分子检测的数量和灵敏度，另一方面维持了类器官的形态。03     实验结果    3.1        类器官的构建    通过光学形态图发现，类器官大小不一，且从形态学特征上无法区分肿瘤类器官和正常类器官（图2A）；通过扫描电镜图发现，类器官呈现表面凹凸不平的三维立体结构（图2B）；本研究通过免疫组化染色 HER2,ER,PR 分析发现，构建的乳腺癌类器官和正常乳腺类器官能够保持与来源组织一致的组织病理学特征（图2C）。通过对 Ki67 染色发现，构建的肿瘤类器官的增殖能力显著高于正常乳腺类器官，并且这一特性与来源组织保持一致。这从一定程度上证明，乳腺癌和乳腺正常类器官构建成功。图2. 是患者来源的类器官形态图，其中图2A明场显微镜观察的类器官形态图，2B是PDOs 的扫描电镜图像，2C是类器官和原始组织的组织学和免疫组化比较图像，上面两行是正常乳腺组织和衍生类器官系的组织学和免疫组化图像，下面两行是乳腺癌组织和衍生类器官系的组织学和免疫组化图像。3.2        乳腺癌与正常类器官细胞成分的差异    之前有研究报道通过免疫荧光染色基于类器官细胞成分的差异进行肿瘤和正常类器官的鉴别，为了确定乳腺癌和癌旁正常类器官表面细胞成分的差异，该研究采用了管腔上皮细胞标记物（CK19）和肌上皮细胞标记物（CK14）进行免疫荧光染色，染色结果显示正常乳腺类器官由 CK14 和 CK19 双阳性的管腔上皮和肌上皮细胞组成，而乳腺癌类器官仅由 CK19 阳性的管腔上皮细胞组成，鉴于细胞极性的差异，研究者认为类器官表面的分子也随细胞成分的差异而有所变化，因此研究者提出，通过建立对类器官表面分子原位检测的方法有望用于对肿瘤和正常类器官的鉴别。图3. 患者来源正常乳腺组织（A）及类器官（B）和患者来源乳腺癌组织（C）及类器官（D）免疫荧光染色。绿色：CK14；红色：CK19；蓝色：DAPI。3.3        优化固定步骤用于增强AF SMALDI MSI对脂质分子的检测    固定过程对于保持类器官精细的三维结构和维持质谱分析所需的脂质信号至关重要。4%多聚甲醛（PFA）是常用的速效固定剂。本研究通过对比发现，固定时间为30分钟时，检测的脂质分子数目最多（图4），因此研究者最后采用固定时间为30分钟进行后续的研究。图4. 固定时间对细胞球（图A和B）和类器官（图C和D）表面脂质分子检测测影响。3.4        基于WM AF SMALDI MSI表征类器官表面的脂质分子    图5A显示，BCOs 和 NBOs 之间的脂质特征差异很大，而在同一患者或类器官系中观察到的差异较小。具体而言，在热图中，从同一患者活检组织培养的类器官聚类在一起，表现出相似程度的脂质组学特征。例如，在 BCOs 组中，＃TO1、＃TO2 和＃TO3 表现出高度相似的脂质特征。如图5B所示，作者使用 t-SNE 聚类对源自15个类器官的23,122个像素的分子特征进行了可视化。结果显示，基于604个脂质特征的相似性，来自同一患者的类器官被更紧密地聚集在一起。在 t-SNE 图谱中，四名患者被明显区分开来。这些结果共同表明，从同一类器官系培养出的 PDOs 表现出相对相似的脂质特征。总结而言，我们发现，来自同一类器官系的类器官表现出更相似的脂质特征。这一发现为类器官研究中的质量控制奠定了基础，并为基于类器官模型的脂质研究提供了宝贵的视角。图5. NBOs 和 BCOs 的脂质差异，5A根据脂质特征计算的15个 PDOs 的聚类热图；5B是15个 PDO 的 t-SNE 可视化图，每个点表示一个像素点，像素点以 PDOs 编号着色；图5C的 OPLS-DA 图和图5D火山图显示 BCOs 和 NBOs 中脂质的丰度分布和显著差异。其次，作者评估了 AF SMALDI MSI 在区分不同状态类器官方面的潜力。正如预期的那样，不同状态的 PDOs（如 BCOs 和 NBOs）之间的独特脂质特征表现出更大的差异。图5C显示了所有检测到的脂质在 500-1000 m/z 范围内的正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）得分图，显示出 BCOs 和 NBOs 之间的明显分离。在分析的脂质中，288种脂质（136种脂质在 BCOs 中含量较高，152种脂质含量较低）在 BCOs 和 NBOs 之间的丰度存在显著差异（图5D）。为了直观地表示 BCOs 和 NBOs 之间脂质的空间丰度，图6展示了三个 BCOs 和三个 NBOs 中具有代表性的八种脂质的质谱图。图6. 质谱成像可视化 NBOs 和 BCOs 脂质差异，图7A和B显示了4种具有代表性的在 NBOs 及 BCOs 中上调的脂质。04     总结    在本研究中，研究者成功开发了高效的用于三维类器官表面脂质组学特征的原位可视化技术平台——WM AF SMALDI MSI。结合该平台，作者发现来自同一患者活检组织培养的同一类器官系的类器官间具有相似的脂质组学特征，同时肿瘤类器官和正常类器官间具有明显不同的脂质组学特征。该平台有望为之后基于类器官的基础研究和转化研究提供可靠的技术手段。合作单位：科瑞恩特（北京）科技有限公司/Create (Beijing) Techconology Co, Limited。科瑞恩特在本次研究中提供了 AP-SMALDI 5AF & Q Exactive 高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统检测支持，采用独特的3D成像功能协助完成了类器官表面脂质分子的可视化分析。文献地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003267024007906?via%3Dihub「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源          科瑞恩特在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。     「Create质谱成像」第81期文献整理：兰春燕      责任编辑：杜丽媛新媒体：万润                 

为推动科学实验室环境控制技术发展，加强行业交流与合作，“2024（第九届）科学实验室环境控制技术大会” 将于2024年9月26-28日在江苏省苏州市香格里拉酒店召开。本次大会将围绕“实验室环境控制”主题，邀请60多位行业专家进行技术报告，内容涵盖生物安全实验室、医药行业工程设计、高校化学实验室、实验动物设施、化工（化学）实验室、生物和医学综合实验室等多个领域，现场预计将有1000多名行业代表参会。全思美特（北京）科技有限公司受邀携全场景空间灭菌方案参加本次会议，在此诚邀各位莅临A21展位观展指导，期待您的到来！        全思美特展位信息                01        会议时间与地点        会议时间：2024年9月26-28日会议地点：苏州·苏州香格里拉酒店（苏州高新区塔园路168）规模：1000人+，报告60+，展商50        02        全思美特展位信息        展位号：A21展厅位置：              全思美特参展产品                        全思美特DT系列汽化过氧化氢灭菌器全系列均采用独有的下一代低温喷射式汽化工艺，该汽化工艺是一种可靠的完全汽化干法工艺，拥有更高的汽化效率，且能够有效的降低传统的闪蒸式工艺存在的各种安全隐患，在保证最彻底的灭菌效果的同时，避免腐蚀的发生，降低消毒剂的使用剂量。无论是小型实验室、制药工厂,还是大型生产车间,我们都能提供最高效、最安全的灭菌服务,确保环境达到最高的卫生标准。                    详细会议日程                              大会开幕式9月27日上午          8:30-9:00          报到接待、展区交流、大会预备          9:00-9:10          领导致辞          9:10-9:30          《科学实验室良好装备体系发展报告》发布仪式          9:30-9:50          “科学实验室良好装备体系”制造商授牌仪式          综合大会9月27日上午          时间          演讲人          单位、称谓          演讲题目          9:50-10:20          曲凤宏          第十三届全国政协副秘书长、中国药学会副理事长          国家生物安全实验室管理体系建设          10:20-10:45          吴东来          中国农业科学院哈尔滨兽医研究所,博士生导师/研究员          高级别生物安全实验室建设发展趋势          10:45-11:10          刘东          同济大学国家土建中心团队负责人          科学实验室工程能效、碳效与费效协同路径的探索研究          11:10-11:35          待定          深圳市建筑工务署设计管理中心          深圳科学实验室建设经验与问题研究          11:35-12:00          专家巡展          主持人          谢景欣          江苏省疾病预防控制中心,研究员          生物安全实验室分论坛9月27日下午          时间          演讲人          单位、称谓          演讲题目          分论坛主席          吴东来          中国农业科学院哈尔滨兽医研究所          13:30-13:55          王景林          中国人民解放军军事科学院军事医学研究院          生物毒素与生物安全          13:55-14:20          魏强          中国医学科学院医学实验动物研究所 研究员          人兽共患病与实验室安全管理          14:20-14:45          王清勤          中国建筑科学研究院有限公司 （原）副总经理          GB 50346《生物安全实验室建筑技术规范》局部修订解读          14:45-15:10          何友根          上海冰点机电工程技术有限公司 总经理          生物实验室设施系统运维管理          15:10-15:35          关云涛          中国农业科学院哈尔滨兽医研究所 国家动物疫病防控高级别生物安全实验室副主任          实验室活动管理          主持人          吕京          中国合格评定国家认可中心（原），研究员          15:35-16:00          专家巡展          16:00-16:25          陆兵          中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 研究员          生物安全实验室平面布局及个人防护要求          16:25-16:50          李晓斌          中国农业科学院兰州兽医研究所 高等级生物安全实验室副主任          高等级生物安全实验室多核心工作间消毒模式的探索          16:50-17:15          石伟先          北京疾病预防控制中心 主任技师          病原微生物实验室生物安全规范化管理要求          17:15-17:40          宋国亮          普莱柯生物工程股份有限公司 总工程师/P3实验室副主任          大体量生物安全三级实验室的设计、建设和运维          17:40-18:05          刘艳          吉林大学实验室管理处  主任          基于新国标的实验室生物安全柜运用与管理          18:05-18:30          王祥          中国质量认证中心有限公司  华中实验室运营总监          产品认证推进生物安全防护装备国产化和高质量发展          主持人          杨九祥          中国电子系统工程第二建设有限公司  副总工程师/正高级工程师          制药实验室及生产车间分论坛（医药行业工程设计大师论坛）9月27日下午          时间          演讲人          单位、称谓          演讲题目          论坛主席          缪晡          中国医药工程设计协会 设计大师 研究员          论坛副主席          梁磊          建科环能科技有限公司  教授级高级工程师医药行业工程设计大师          13:30-14:00          梁磊          建科环能科技有限公司  教授级高级工程师医药行业工程设计大师          我国医药工程GEP应用实践探讨之工程设计篇          14:00-14:20          胡建刚          欧菲尔(北京)环境设备科技有限公司  总经理          受控环境文丘里风阀的应用          14:20-14:40          董海龙          上海物图智能科技有限公司  总经理          新一代变风量控制系统及其在制药厂房中的应用          14:40-15:10          高宁          中电诚达医药工程设计（河北）有限公司 院长          关于未来加入PIC/S组织无菌制药工程设计要点分析          15:10-15:30          孙宁          同海净化设备限公司          面对现实与未来：变风量系统助力药厂降成本、谋发展          15:30-16:00          杨森          浙江省天正设计工程有限公司 总经理助理          医药标准化车间设计探讨          16:00-16:30          茶歇、展区交流          16:30-17:00          肖鹏          浙江美阳国际工程设计有限公司  副总经理          智能无菌实验舱          17:00-17:20          褚芳          上海埃松气流控制技术有限公司 技术中心副总监          智慧实验室受控环境控制产品的应用          17:20-17:50          陶新伟          中国医药集团联合工程有限公司  工程技术部/暖通副总工          医药研发大楼实验室送排风方式及节能措施          17:50-18:10          问答互动交流          18:10-18:30          茶歇、展区交流          主持人          梁磊          建科环能科技有限公司  教授级高级工程师医药行业工程设计大师          主持人          缪晡          中国医药工程设计协会副秘书长兼标准部主任          制药实验室及生产车间分论坛（医药行业工程设计大师论坛）9月28日上午          9:00-9:30          王伟涛          南京北恒生物科技有限公司  工程设备部经理          如何科学选择制药行业空调系统加湿及除湿方案          9:30-10:00          仲祺          妥思空调设备（苏州）有限公司 技术应用经理          TROX妥思—您身边的实验室和制药行业空调专家          10:00-10:30          徐征          中国建筑设计研究院有限公司  副总          医药实验室及生产车间空调系统设计          10:30-11:00          杨鹏举          中国电子系统工程第四建设有限公司  生命科学技术研究中心副经理          生物医药洁净室验证测试技术及应用          11:00-11:30          项志鋐          中石化上海工程有限公司     暖通室/总工          科学实验室的科学设计-医药工业专篇和防火防爆专篇          11:30-11:45          问答互动交流          11:45-12:00          茶歇、展区交流          主持人          张明玉          中国航空规划设计研究总院有限公司  暖通专业副总工程师          特邀嘉宾          莫科华          南京药石科技股份有限公司  工程部经理          实验动物设施分论坛9月27日下午          时间          演讲人          单位、称谓          演讲题目          论坛主席          王清勤          中国建筑科学研究院有限公司  教授级高级工程师          论坛副主席          刘东          同济大学  研究员          13:30-14:00          沈晋明          同济大学 教授          实验动物设施双碳环控          14:00-14:20          朱欣玮          昆山开思拓空调技术有限公司  国际市场总监          压力控制&能源管理系统解决方案          14:20-14:45          邢会杰          暨南大学 动物中心副主任/高级实验师          SPF实验动物设施智慧化建设及运行安全要点分享          14:45-15:05          孙  宁          唐山同海净化设备有限公司          变风量系统在实验动物设施中的应用          15:05-15:25          张振天          Konvekta CN 中区首席代表          主动式热回收——新风空调未来          15:25-15:50          张京          中科院建筑设计研究院有限公司 首席总建筑师/正高级工程师/国家一级注册建筑师          现代实验动物设施的建筑设计理念及设计要点          15:50-16:20          茶歇、展区交流          16:20-16:45          杨九祥          中国电子系统工程第二建设有限公司  副总工程师/正高级工程师          基于GLP认证的实验动物设施建设要点分享          16:45-17:10          高克文          浙江大学建筑设计研究院  高级工程师          面向用户需求的动物设施暖通系统改造实践          17:10-17:30          汪亚兵          上海开纯洁净室技术工程有限公司 集团总裁/高级工程师          全时保障理念在屏障设施建设中的应用          17:30-17:55          初春玲          中石化上海工程有限公司 技术副总监/高级工程师          动物房空调系统设计相关问题分析          17:55-18:20          赵力          中国建筑科学研究院  专业副总工程师/教授级高级工程师          实验动物环境设施新标准及实验动物设施设计要点          生物和医学综合实验室分论坛9月28日上午          时间          演讲人          单位、称谓          演讲题目          论坛主席          谢景欣          江苏省疾病预防控制中心 研究员          论坛副主席          曹国庆          中国建筑科学研究院有限公司 博士/研究员/净化空调技术中心副主任          9:00-9:25          吴炳义          南方医科大学南方医院 教授/主任          国内医学科研实验室现状及进展          9:25-9:50          曹国庆          中国建筑科学研究院有限公司 博士/研究员/净化空调技术中心副主任          《医院实验室建筑技术标准》编制背景及内容简介          9:50-10:15          郝晓柯          西安区域医学检验中心、空军军医大学西京医院、全军临床检验医学研究所、西北大学医学院  首席科学家/教授/主任医师/博士生导师          “无人值守”实验室——检验医学未来发展方向          10:15-10:40          林静雯          成都华西医院 科研实验室管理部高等级生物安全实验室（筹备组）主任/博士          机遇与挑战：面向未来的医学科研实验室          10:40-11:05          张兰兰          南方医科大学南方医院 医学实验中心副主任/副主任技师          医院科研公共实验室的信息化建设与应用实践          11:05-11:30          章鹏          中电系统建设工程有限公司 高级技术工程师          实验室改造项目常见问题与解析          11:30-11:55          王凯          机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 博士/高级工程师          智能实验室关键技术及标准化进展          化工（化学）实验室分论坛9月28日上午          时间          演讲人          单位、称谓          演讲题目          主持人          陈滨          中国天辰工程有限公司 主任工程师          9:00-9:30          王欣月          中国寰球工程有限公司北京分公司 分析化验工程师          工厂实验室设计案例分享          9:30-10:00          骆艳          博菲特环境科技有限公司 设计总经理          实验室净化空调与通风设计深度思考          10:00-10:30          丁颂          中石化上海工程有限公司 技术副总监          化学实验室暖通设计节能措施及高端案例分享          10:30-11:00          杨春元          国能包头煤化工有限责任公司 副经理          化工厂实验室建设、运行有关问题的探讨          11:00-11:30          季雪明          苏州诺华医药科技研发有限公司 不动产管理部经理          实验室暖通空调系统维护管理          11:30-12:00          宋国军          中国天辰工程有限公司 主任工程师          化学实验室暖通设计问题分析          物理实验室（高环境精度要求）分论坛9月28日下午          时间          演讲人          单位、称谓          演讲题目          论坛主席          赵侠          中国中元国际有限公司 顾问总工          13:30-14:00          朱学锦          上海建筑设计研究院 总工程师/教授级高级工程师          某大科学装置地下隧道高精度环境温度控制的关键技术探讨          14:00-14:30          董玉平          南京博森科技有限公司北京分公司  技术总监/高级工程师          碳计量实验室建设案例          14:30-15:00          桂宇          中国中元国际有限公司  建筑声学技术研究中心主任/高级工程师          医院声环境控制策略探讨          15:00-15:30          王靖凯          南京拓展科技有限公司  技术中心技术总监/高级工程师          基于精密仪器设备运行环境系统搭建的研究与实践          15:30-16:00          汤毅          上海市安装工程集团有限公司  工程研究院所长助理/高级工程师          基于数值仿真技术的高精度恒温实验室          16:00-16:30          张晨          中国中元国际有限公司  建筑工程设计研究三院暖通室主任/高级工程师          大科学基础设施建设暖通设计重点和难点          16:30-17:00          汪洪军          中国计量科学研究院 热工所所长/高级工程师          创新驱动绿色发展：双碳工作背景和形势及碳测量研究进展          17:00-17:20          讨论和总结          主持人          刘阳          信息产业电子第十一设计研究院 科技工程股份有限公司 苏州分公司所长          专题培训9月28日下午          13:30-17:00          谢景欣          江苏省疾病预防控制中心 研究员          医学实验室生物安全设施建设要求的理解与实施          主持人          胡竹萍          《暖通空调》杂志社 副主编                关于全思美特          全思美特（北京)科技有限公司成立于2020年，总部设立在北京经济技术开发区，毗邻京东，京东方,Corning,GE,Bayer等世界五百强科技企业中国研发中心。全思美特DT系列汽化过氧化氢灭菌器是全思美特公司为全面解决不同应用场景下空间灭菌难点而研发的系列空间灭菌产品，全系列均采用独有的下一代低温喷射式汽化工艺，该汽化工艺是一种完全可靠的干法完全汽化工艺，拥有更高的汽化效率，且能够有效的降低传统的闪蒸式工艺存在的各种安全隐患，在保证最彻底的灭菌效果的同时，避免腐蚀的发生。—  灭菌服务 —全思美特：VHP过氧化氢空间灭菌服务                       

   细胞治疗目前仍然是新型疗法中最火热的赛道之一。最近，南京传奇的细胞治疗产品西达基奥仑赛注射液获得国家药品监督管理局批准在国内上市，掀起了业内又一波热潮。细胞治疗产品因其特殊性，对于产品的质控会比普通药物更加严格。按照国际标准组织(ISO)提供的指南，细胞治疗产品的测试和放行需要考虑的关键质量属性 (CQA)包括：性质、细胞数量、纯度、效力/相关生物活性、活率、稳定性和成熟度。其中，细胞数量和活率是最重要的关键质量属性。AO/PI（吖啶橙/碘化丙啶）和AO/DAPI（吖啶橙/4',6-二脒基-2-苯基吲哚）是细胞计数中最常用的两种荧光染色方法。它们都是细胞核染料，基于细胞膜的通透性区分活、死细胞。AO染所有的细胞核，发出绿色荧光；PI和DAPI只会染死细胞的核，分别发出红色和蓝色荧光。我们一般会认为这两种方法测得的细胞活率是一致的。然而，在细胞治疗产品的工艺开发中，我们经常发现两种方法测得的活率有差异。通常，AO/DAPI比AO/PI测得的活率更高，有时可达到30%。为研究这一差异产生的原因，瑞孚迪（Revvity）的细胞计数研发团队对两种方法在不同条件下的细胞染色和活率检测进行了深入研究。01建立细胞死亡模型    该研究采用了两种方法诱导细胞的死亡：1加热致死（Heat-killed, HK）；2低温/营养剥夺(Low temperature/Nutrient-deprived, LT/ND) 致死。在加热致死模型中，新鲜的Jurkat细胞被放置在离心管中进行沸水加热。15 ml的离心管加热15分钟；50 ml的离心管加热30分钟；在低温致死模型中，新鲜的Jurkat细胞被放置在4°C低温长达两周。两种方法都可获得完全死亡的细胞样本，低温致死模型被认为更接近细胞的自然死亡。02细胞计数和活率检测工具            该研究使用的细胞计数工具为Cellaca MX高通量细胞计数仪自动计数。Cellaca MX拥有明场和多色荧光通道，可兼容AO/PI和AO/DAPI两种荧光染色方法。上图表格列出了各染料所对应的激发光和发射光波长，以及对应的活率计算公式。03细胞增殖实验验证细胞活率检测为验证制备的死细胞样本是否完全失去活性，研究人员将加热致死和低温致死的细胞样本用新鲜培养基进行换液，再继续培养5天，每天用AO/PI和AO/DAPI对细胞数量和活率进行监测。研究人员也用新鲜Jurkat细胞和两种方法制备的死细胞样本进行混合，得到了理论活率10%的样本作为对照组。    如上图所示，加热致死和低温致死的细胞样本在5天中没有增殖，说明细胞均已完全失去活性。对照组的细胞均有明显增殖。有趣的是，低温致死的样本细胞数量逐日减少，有可能是因为长时间低温处理导致了DNA降解，使染料与细胞核的结合下降，荧光强度减弱，从而细胞不被识别。    在全死细胞样本检测的第0天，AO/PI测得的加热致死和低温致死样本的活率均为0%，与预期相同。而AO/DAPI测得的活率分别为9%和17%，明显高于预期。在5天的连续监测中，AO/PI测得的两组死细胞样本的活率始终为0%，而AO/DAPI测得的活率不稳定，在0-15%之间波动。对照组样本的活率在5天中持续上升。04染色时间对活率检测结果的影响在细胞计数操作流程中，AO/PI和AO/DAPI都是即染即测。不充分的染色时间有可能会导致不准确的结果。为研究染色时间对活率结果的影响，研究人员用加热致死和低温致死两种条件制备了死细胞样本，然后用AO/PI和AO/DAPI在染色后2分钟、15分钟和30分钟进行了检测。        如上图所示，对于加热致死的细胞样本，两种方法测得的细胞总数、活、死细胞数量以及细胞活率在各时间点都保持稳定；AO/DAPI测得的活率比AO/PI测得的活率高~5%。而对于低温致死的细胞样本，随着染色时间的延长，AO/DAPI测得的死细胞数量有明显上升，活率从26%降低至11%；AO/PI测得的死细胞数和活率保持稳定，在三个时间点都几乎为0%。该结果表明，对于低温致死的细胞样本，AO/DAPI需要更长的染色时间才能得到稳定的活率结果（>30分钟）；AO/PI的染色则不受染色时间的影响，既染即测也可以获得稳定准确的活率结果。另外，AO/DAPI即使染色30分钟后，测得的低温致死样本的活率仍然比AO/PI测得的高~10%。05活率线性测试为了研究两种染色方法活率结果的差异是否和细胞样本的健康状态有关，实验人员将新鲜的和低温致死的Jurkat细胞按比例进行了混合，制备出理论活率为100%，75%，50%，25%和0%的细胞样本，并同时用AO/PI和AO/DAPI进行检测。    上图(a)为各活率梯度样本染色后立即检测的活率结果。当样本理论活率为100%和75%时，AO/PI和AO/DAPI测得的活率非常接近；然而，当样本理论活率下降到50%及以下时，两种方法测得的活率开始出现明显差异。在理论活率为0%时，AO/PI测得的活率也为0%，但AO/DAPI测得的活率为13%。图(b)为染色后10分钟内用两种方法对所有样本多次检测的结果。和之前的结果相似，染色时间越长，AO/DAPI测得的活率越低，而AO/PI则不受时间因素影响。此实验结果表明，AO/PI在不同的样本健康状态和染色时间条件下都可以获得稳定，而且和理论值一致的活率结果，比AO/DAPI更为可靠。讨论AO/PI和AO/DAPI检测细胞活率的差异可能来源于PI和DAPI的分子特性。PI (C27H34I2N4) 的分子量为668.4，DAPI (C16H15N5) 的分子量为277.3。PI的分子量比DAPI更大，理论上发出的荧光比DAPI更强。另外，DAPI偏向与双链DNA小沟富含AT的区域结合，而PI与双链DNA的结合几乎无序列倾向性，因此PI与DNA的结合理论上会更迅速和充分，DAPI与DNA的结合会更慢，需要更长的染色时间。              总结通过此次研究，我们获得了如下关键信息：1大多数情况下，AO/DAPI染色法测得的细胞活率会高于AO/PI染色法。两种方法之间的差异在0-24%之间。2活率结果差异在低温致死细胞样本中比在加热致死细胞样本中更显著。3染色时间的长短对AO/PI的活率结果没有影响；而AO/DAPI的染色时长对活率结果有显著影响。AO/DAPI需要延长染色时间至30分钟以上以获得稳定的活率结果。4当细胞活率较高时，AO/DAPI测得的活率和理论值差异不大；而随着活率降低，AO/DAPI测得的结果和理论值差异显著增加。全死细胞样本AO/DAPI依然可测得10-15%的活率。5AO/PI在不同的样本健康状态和染色时间条件下都可以获得稳定可靠，而且和理论值一致的细胞活率结果。    参考文献Huang, Y., Watkins, R., Patel, S. et al. Practical Characterization Strategies for Comparison, Qualification, and Selection of Cell Viability Detection Methods for Cellular Therapeutic Product Development and Manufacturing. J Fluoresc (2023). https://doi.org/10.1007/s10895-023-03382-1      

      关于科瑞恩特         科瑞恩特（北京）科技有限公司成立于2012年，总部设立在北京市经济技术开发区，毗邻京东，京东方，Corning，GE，Bayer等世界五百强科技企业中国研发中心。科瑞恩特公司是一家基于前沿生物成像（质谱成像、动植物活体成像、细胞成像）、国产化高端设备研发的实验室仪器设备和服务供应商，服务于生命科学、疾病控制、生物安全、食药健康等领域。无论是科研实验室、临床研究中心，还是企业研发基地，我们都能够提供专业的实验室综合解决方案，协助客户实现科研产出和成果转化目标。— 科瑞恩特产品线 —德国TransMIT：AP SMALDI质谱成像离子源、基质喷涂仪（全国独家代理）Spectroglyph LLC.：MALDI ESI Injector离子源（USA）（全国独家代理）瑞孚迪Revvity：多模式读板仪、核酸提取仪、小动物活体光学成像、细胞计数仪、液闪计数器、均质器日本Yamato：灭菌器、烘箱、马弗炉、CO2培养箱、喷雾干燥仪、旋转蒸发仪等广纳慧川：智能试剂柜、智能标准品柜、智能防爆（火）柜、智能危化品柜等美的Midea：医用冷藏箱、冷藏冷冻箱、低温冷冻箱、-86℃超低温冰箱等莱普LabPre：LabPre超低温冷冻研磨仪，高通量组织研磨机、球磨机等（自研发）全思美特：VHP移动式空间灭菌器（自研发）— 科瑞恩特服务方案 —全思美测：AP SMALDI质谱成像检测服务全思美特：VHP过氧化氢空间灭菌服务

     ✦•✦近日，瑞孚迪（Revvity）传来好消息，公司本土化生产的LabChip GX Touch系列微流控毛细管电泳系统通过苏州市市场监督管理局审批，获得第一类医疗器械备案。备案号：苏苏械备20235011仪器型号：LabChip GX Touch HT、LabChip GX Touch、LabChip GXII Touch HT✦•✦        ✦•✦    LabChip GX Touch系列产品采取瑞孚迪专利技术——微流控毛细管电泳技术，能够在一分钟内自动分离和分析DNA、RNA、蛋白样品。在核酸检测方面，LabChip电泳系统可以提供对基因组DNA、RNA、small RNA、cfDNA、文库样本、PCR扩增产物等进行片段大小和浓度分析。在蛋白检测方面，LabChip电泳系统可快速对蛋白多项关键质量属性进行分析。它非常适合于生物大分子药物研发和生产过程的筛选与质控，能够对细胞培养液上清及纯化后的抗体、融合蛋白的滴度、纯度、糖基化程度、片段化及聚合、糖谱、电荷异质性等进行快速、准确以及自动化的定性定量分析。在通量上，LabChip电泳系统既支持最高批处理通量24个样品的高效平台，可以节约时间和试剂用量，又支持最高批处理通量为384个样品的高通量需求。LabChip电泳系统在操作上也十分简便，用户仅需三个简单步骤，即可轻松设置和运行实验。每个仪器都有一个完整的软件包用于数据分析，允许用当前或存档的数据集进行分析。系统软件可自动分析数据并通过ladder和内标校正确定片段大小和浓度。实时生成的电子数据结果可立即以虚拟胶图、电泳峰图或汇总表格的形式供用户查阅或报告。 关于科瑞恩特          科瑞恩特（北京）科技有限公司成立于2012年，总部设立在北京市经济技术开发区，毗邻京东，京东方，Corning，GE，Bayer等世界五百强科技企业中国研发中心。科瑞恩特公司是一家基于前沿生物成像（质谱成像、动植物活体成像、细胞成像）、国产化高端设备研发的实验室仪器设备和服务供应商，服务于生命科学、疾病控制、生物安全、食药健康等领域。无论是科研实验室、临床研究中心，还是企业研发基地，我们都能够提供专业的实验室综合解决方案，协助客户实现科研产出和成果转化目标。— 科瑞恩特产品线 —德国TransMIT：AP SMALDI质谱成像离子源、基质喷涂仪（全国独家代理）Spectroglyph LLC.：MALDI ESI Injector离子源（USA）（全国独家代理）瑞孚迪Revvity：多模式读板仪、核酸提取仪、小动物活体光学成像、细胞计数仪、液闪计数器、均质器日本Yamato：灭菌器、烘箱、马弗炉、CO2培养箱、喷雾干燥仪、旋转蒸发仪等广纳慧川：智能试剂柜、智能标准品柜、智能防爆（火）柜、智能危化品柜等美的Midea：医用冷藏箱、冷藏冷冻箱、低温冷冻箱、-86℃超低温冰箱等莱普LabPre：LabPre超低温冷冻研磨仪，高通量组织研磨机、球磨机等（自研发）全思美特：VHP移动式空间灭菌器（自研发）— 科瑞恩特服务方案 —全思美测：AP SMALDI质谱成像检测服务全思美特：VHP过氧化氢空间灭菌服务

关键词：Mass Spectrometry Imaging 质谱成像，Maize 玉米，Root Tip 根尖，13C-Labeling 13C标记，In Vivo Isotope Labeling 体内同位素标记01     前言    玉米根尖是植物中生长最快的组织之一，也是植物吸收水分和养分的主要部位，具有高度的代谢活性。此外，根尖包含了多种不同的细胞类型，为研究不同类型细胞之间的代谢差异提供了机会。然而，传统的代谢途径研究主要依赖于溶剂提取匀浆中代谢物，这一过程无法有效区分不同类型细胞的代谢特性。因此本研究旨在利用质谱成像结合体内同位素标记技术，探究玉米根尖中的代谢动态，确定不同代谢物在玉米根尖不同细胞区域的具体位置，研究其代谢转化速率和路径，对进一步理解植物细胞如何在不同细胞区域中调节代谢途径具有重要意义。02     摘要    2024年7月，爱荷华州立大学的 Young Jin Lee 团队在 Journal of the American Society for Mass Spectrometry 发表了题目为 “Visualizing 13C‑Labeled Metabolites in Maize Root Tips with Mass Spectrometry Imaging” 的文章。该文章开发了一种结合体内稳定同位素标记和质谱成像技术的方法，用于在细胞水平上研究玉米根尖中的代谢动态。该研究通过在培养基中添加 13C 标记的葡萄糖，成功观察到玉米根尖中56种代谢物的 13C 标记情况，揭示了这些代谢物在细胞中的分布和代谢转化情况，为深入理解植物根尖的代谢活动提供了新的视角。03     实验设计    本研究利用同位素标记和质谱成像技术结合的方法，探究了玉米根尖中的代谢动态。具体可分为以下4个步骤：1）培养玉米根尖：首先，将玉米种子的根尖切割至 3mm 长，并在含有 200mM [U−13C] 葡萄糖或未标记葡萄糖的 0.1x Hoagland 培养基中培养5天，直至根尖生长到约 14mm 长。2）制备样本：培养后的根尖再次被切割至 3mm 长度，然后沿纵向进行冷冻切片。3）MALDI-MSI 分析：使用 MALDI-MSI 技术对玉米根尖的切片进行成像， 切片表面喷涂基质选用 1,5-DAN 。4）数据分析和代谢物鉴定：通过比较 12C 和 13C 数据集中的质谱图，利用精确质量匹配和碳数匹配，结合代谢物数据库，对检测到的代谢物特征进行注释。3.1        13C标记验证和代谢物检测    该研究首先对 13C 的标记效果进行了验证，通过对比 12C 和 13C 标记样本的质谱数据，确认了标记的成功实施。在 13C 标记的样本中，发现简单糖及其衍生物显示出完全的同位素标记，表明这些代谢物在新生长的根尖组织中是新合成的。相对地，部分小分子代谢物的标记不完全，暗示这些分子可能在新组织中经历了循环利用。为了准确地注释检测到的代谢物，研究人员匹配了 13C 标记样本中的标记峰与 12C 样本中的单同位素峰。同时利用自制的 Python 代码处理数据，这一方法提高了匹配的精确度。通过这种方法，初步注释了56种代谢物，涵盖了氨基酸、小有机酸、糖类和脂类等多种类型的代谢物。图1. 玉米根尖纵切面 MALDI-MS 谱图，分别在添加未标记葡萄糖（上图）和 [U−13C] 葡萄糖（下图）的0.1倍 Hoagland 培养基中培养5天后检测。3.2        一些小代谢物的MS图像和同位素分布    通过 MALDI-MSI 技术，该研究对 13C 标记的玉米根尖中的小分子代谢物进行了详细的成像和同位素体分布分析。通过对比 12C  和 13C 标记样本的 MS 图像，发现简单糖及其衍生物在新生长的根尖组织中几乎完全由 13C 标记，这一现象表明这些代谢物是近期合成的。相比之下，有机酸和氨基酸等其他代谢物的标记程度则参差不齐，这可能意味着它们参与了不同的代谢途径，或者反映了它们在代谢周转中的不同速率。此外，脂类代谢物的同位素标记模式显示它们在代谢中的周转速度较慢，这可能与它们的生物合成途径和在细胞中的特定功能有关。图2. 13C 标记的玉米根尖中部分代谢物的质谱成像图及同位素标记分布。3.3        氨基酸的MS图像和同位素分布    该研究通过 MALDI-MSI 技术详细分析了 13C 标记的玉米根尖中的氨基酸类物质。结果显示，尽管 γ-氨基丁酸（GABA）在根尖中的分布相对均匀，但蛋白质源性氨基酸如谷氨酸（Glu）、谷氨酰胺（Gln）和酪氨酸（Tyr）在分生组织区域显著富集。通过这些氨基酸的同位素体分布，能够推断出它们的代谢周转速率和生物合成途径。例如，谷氨酸和谷氨酰胺几乎完全被 13C 标记，表明它们在代谢中具有快速的周转率，而其他氨基酸如赖氨酸（Lys）则显示出较高的 12C 峰，暗示它们的代谢周转较慢。图3. 13C标记的玉米根尖中特定氨基酸的质谱成像图及其在简化的中心碳代谢途径中的同位素标记分布。3.4        脂质的MS图像与同位素丰度    研究发现脂肪酸如亚油酸和油酸在 MS 图像中显示出较高的 12C 峰，表明这些脂质的代谢周转速度较慢。并且在新生长的组织中，未标记的 12C 脂肪酸可能被循环利用，意味着这些脂肪酸在细胞中具有较长的半衰期或它们参与的代谢途径较为缓慢。相反，某些磷脂类代谢物，如磷脂酸（PA）和磷脂酰肌醇（PI），在组织中的 13C 标记较为完全，表明它们在新合成的组织中被迅速更新，表明这些磷脂在细胞膜的生物合成和维持中可能更活跃的发挥着作用。此外，该研究还观察到脂质代谢中间体的部分 13C 标记，揭示了脂质生物合成过程中中间代谢物的积累。图4. 13C标记的玉米根尖中选定脂质的质谱成像图及其同位素标记分布。04     结论    该研究利用 MSIi（Mass Spectrometry Imaging of in vivo isotope-labeled metabolites）技术，成功地在细胞分辨率层面观察了玉米根尖中 13C 标记的代谢物。研究发现简单糖及其衍生物在根尖中被完全标记，而一些氨基酸和脂质则显示出不同程度的标记，揭示了代谢物在根尖不同区域细胞中的分布和代谢转化速率的差异，其中脂肪酸和脂质的代谢转化较慢；并且通过分析它们的同位素标记分布，推测出了它们在生物合成过程中的代谢通量。该研究成功揭示了玉米根尖中代谢物的空间分布及其代谢周转的异质性，为理解植物细胞代谢动态提供了新的视角，也为传统的代谢组学和代谢通量分析（MFA）提供了方法补充。文献地址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jasms.4c00042?fig=fig4&ref=pdf「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源          科瑞恩特在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。第80期文献整理：李俊      责任编辑：杜丽媛新媒体：万润    分享        收藏        在看        点赞    

在目前生物制药工业中，生物医药洁净室所使用的灭菌方法主要包括消毒液擦拭法、紫外灯照射法、甲醛熏蒸消毒、二氧化氯气体消毒等，这些方法不仅可重复性差、难于验证、破坏性大，同时存在需要消耗大量人力，危害作业人员身体健康等缺点。随着灭菌技术提升，过氧化氢空间灭菌已逐渐取代传统灭菌方式，成为表面或空间消毒及灭菌的常用方法之一。过氧化氢灭菌最终产物为水和氧气，在杀菌有效性、人员安全性、材料兼容性以及环境友好方面具有显著优势，真正做到了安全可靠、灭菌彻底。01     灭菌方案设计     本次灭菌对象为某生物制药企业的分装轧盖车间及所涉及的A、B级区。灭菌剂使用通过美国环保署认证的过氧化氢杀菌剂    无残留、无污染，通过复杂的化学反应解离具有高活性的羟氧基，利用其强氧化性，破坏组织结构达到杀灭微生物的作用。过氧化氢发生器全思美特DT-600N    使用全思美特DT-600N作为过氧化氢发生器，将过氧化氢液体通过高压气流吹散为过氧化氢微粒，然后通过腔室的加热使其汽化，再由大风量风机将汽化过后的过氧化氢气体带入到灭菌空间内，通过外置风机等设备辅助过氧化氢气体扩散，对密闭空间进行生物灭菌。灭菌过程使用全思美特自身传感器实时监测灭菌区域的过氧化氢浓度。使用化学指示剂变色情况、生物指示剂培养情况说明灭菌结论。02     现场布局图示     03     灭菌程序    本次执行的VHP灭菌选取全思美特DT-600N的微生物杀灭6log灭菌程序。数据选取VHP发生器数据的下限，从而反映整个灭菌区域的最差条件。灭菌阶段（设备序列号：300230901）的过氧化氢浓度水平维持在100～351ppm，有效灭菌时间为4小时20分钟。 全思美特DT-600N过氧化氢发生器根据监测到的过氧化氢浓度、过氧化氢饱和度和相对湿度实时计算D值，根据D值计算微生物杀灭对数单位，当完成微生物杀灭6log时，灭菌结束。                          04     结论分析    现场浓度曲线图经全思美特DT-600N内置的自动化灭菌程序后，所有CI化学指示剂均由紫色变色为终点的粉红色，达到预期标准；BI生物指示剂经48小时培养后均始终保持紫色，达到6log的灭菌标准。05     总结    综上所述，本次灭菌过程中全程使用全思美特DT-600N的内置自动化灭菌程序，所有区域均已达到6log的灭菌效果。全思美特自主研发的汽化过氧化氢系列设备，均采用拥有自主知识产权的自动化运行程序，根据设备内置的高精度温湿度、过氧化氢浓度三合一探头，实时监控、智能调节，灭菌全程仅需用户选取空间所需灭菌洁净度。往期回顾          REVIEW        全思美特VHP | 专业空间灭菌服务仪器前沿 | 防微杜渐，实验室安全是提高实验室效率和生产力的第一块基石最新 | 全思美特全新一代VHP灭菌效果通过国家权威机构认证！https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyODg5MDQxMQ==&mid=2247486885&idx=1&sn=f1934d4b667b7c8db371b5b4dda3da1d&chksm=fa6822e1cd1fabf777ef0a0214be7156794ede09ed7c5aa8120c21e08206f992be354153c6c2&token=1279964968&lang=zh_CN#rd全思美特全新一代过氧化氢灭菌器      全思美特全新一代过氧化氢灭菌器，可实现对生物实验室空间环境进行最彻底的灭菌，过氧化氢全程气态，兼容实验室里的精密仪器，并且产物只有水和氧气，灭菌后对实验室科研人员无毒无害。https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyODg5MDQxMQ==&mid=2247486885&idx=1&sn=f1934d4b667b7c8db371b5b4dda3da1d&chksm=fa6822e1cd1fabf777ef0a0214be7156794ede09ed7c5aa8120c21e08206f992be354153c6c2&token=1279964968&lang=zh_CN#rd关于科瑞恩特          科瑞恩特（北京）科技有限公司成立于2012年，总部设立在北京市经济技术开发区经海三路109号天骥智谷园区，毗邻京东，京东方，Corning，GE，Bayer等世界五百强科技企业中国研发中心。科瑞恩特公司是一家基于前沿生物成像（质谱成像、动植物活体成像、细胞成像）、国产化高端设备研发的实验室仪器设备和服务供应商，服务于生命科学、疾病控制、生物安全、食药健康等领域。无论是科研实验室、临床研究中心，还是企业研发基地，我们都能够提供专业的实验室综合解决方案，协助客户实现科研产出和成果转化目标。— 科瑞恩特产品线 —德国TransMIT：AP SMALDI质谱成像离子源、基质喷涂仪（全国独家代理）Spectroglyph LLC.：MALDI ESI Injector离子源（USA）（全国独家代理）瑞孚迪Revvity：多模式读板仪、核酸提取仪、小动物活体光学成像、细胞计数仪、液闪计数器、均质器日本Yamato：灭菌器、烘箱、马弗炉、CO2培养箱、喷雾干燥仪、旋转蒸发仪等广纳慧川：智能试剂柜、智能标准品柜、智能防爆（火）柜、智能危化品柜等美的Midea：医用冷藏箱、冷藏冷冻箱、低温冷冻箱、-86℃超低温冰箱等莱普LabPre：超低温冷冻研磨仪，高通量组织研磨机、球磨机等（自研发）全思美特：VHP移动式空间灭菌器（自研发）— 科瑞恩特服务方案 —全思美测：AP SMALDI质谱成像检测服务全思美特：VHP过氧化氢空间灭菌服务          求分享        求收藏        求在看        求点赞    

关于科瑞恩特  科瑞恩特（北京）科技有限公司成立于2012年，总部设立在北京市经济技术开发区，毗邻京东，京东方，Corning，GE，Bayer等世界五百强科技企业中国研发中心。科瑞恩特公司是一家基于前沿生物成像（质谱成像、动植物活体成像、细胞成像）、国产化高端设备研发的实验室仪器设备和服务供应商，服务于生命科学、疾病控制、生物安全、食药健康等领域。无论是科研实验室、临床研究中心，还是企业研发基地，我们都能够提供专业的实验室综合解决方案，协助客户实现科研产出和成果转化目标。— 科瑞恩特产品线 —德国TransMIT：AP SMALDI质谱成像离子源、基质喷涂仪（全国独家代理）Spectroglyph LLC.：MALDI ESI Injector离子源（USA）（全国独家代理）瑞孚迪Revvity：多模式读板仪、核酸提取仪、小动物活体光学成像、细胞计数仪、液闪计数器、均质器日本Yamato：灭菌器、烘箱、马弗炉、CO2培养箱、喷雾干燥仪、旋转蒸发仪等广纳慧川：智能试剂柜、智能标准品柜、智能防爆（火）柜、智能危化品柜等美的Midea：医用冷藏箱、冷藏冷冻箱、低温冷冻箱、-86℃超低温冰箱等莱普LabPre：LabPre超低温冷冻研磨仪，高通量组织研磨机、球磨机等（自研发）全思美特：VHP移动式空间灭菌器（自研发）— 科瑞恩特服务方案 —全思美测：AP SMALDI质谱成像检测服务全思美特：VHP过氧化氢空间灭菌服务    分享        收藏        在看        点赞    

关键词：Mass Spectrometry Imaging 质谱成像，Isotope Labeling 同位素标记，Galactolipid Biosynthesis 半乳糖脂质生物合成，Duckweed 浮萍01 前言浮萍是一种水生植物，能够在高浓度的 D2O 环境中生长，是研究同位素标记的理想模型生物。追踪植物体内代谢物的时空动态变化，对于理解植物如何协调其代谢活动以响应环境变化具有重要意义。因此，本研究旨在通过使用体内同位素标记结合质谱成像技术，探究半乳糖脂质在浮萍生长发育过程中的合成路径、合成速率以及在不同组织中的分布特征，以期揭示植物代谢途径并为作物改良和环境响应机制提供科学依据。02 摘要2024年6月，爱荷华州立大学化学系 Young Jin Lee 团队在 Plant and Cell Physiology 发表了题目为《Spatio-Temporal Study of Galactolipid Biosynthesis in Duckweed Using Mass Spectrometry Imaging and in vivo Isotope Labeling》的文章，该研究通过结合体内同位素标记技术和质谱成像（MSI）技术，在浮萍这一水生植物模型上，深入探究了半乳糖脂质生物合成的时空动态变化，揭示了半乳糖脂质在浮萍的不同组织中具有特定的空间分布模式，且这些模式随时间而变化。本研究为理解植物代谢网络提供了新的视角，也展示了 MALDI-MSI 技术在植物代谢研究中的应用潜力，为未来植物代谢组学研究提供了一种强有力的工具。03 实验设计本研究利用体内同位素标记结合质谱成像技术，探究了浮萍半乳糖脂质生物合成的时空动态变化。具体包括以下四个步骤：1. 同位素培养介质的准备与植物培养：制备含 50% D2O 的培养介质以及 13CO2 环境，用于模拟不同的同位素标记条件。在控制环境条件下培养浮萍，确保实验组和对照组之间的生长条件一致。2. 样本的收集与处理：在预定的时间点收集浮萍样本，确保能够观察到不同生长阶段的代谢变化。对样本进行适当的物理处理，以便于后续的质谱成像分析。3. MALDI-MSI 分析：使用 MALDI-MSI 技术对浮萍样本进行空间代谢分析，获取半乳糖脂质的分布图像。并优化质谱参数，确保能够精确检测并区分同位素标记的代谢物。4. 同位素标记的追踪与数据分析：追踪不同时间点样本中半乳糖脂质的同位素标记分布，分析其生物合成动态。利用专业软件处理 MALDI-MSI 数据，包括同位素峰的识别、分布图的构建和丰度的定量分析。3.1在50% D2O介质中生长的浮萍的MALDI-MS分析该研究将浮萍在 50% D2O 介质中培养，并与 H2O 介质中的生长情况进行比较。研究发现，在重水介质中，浮萍的生长速率显著下降，只有原来的一半，叶片的厚度增加，而根部的生长几乎完全停止。通过 MALDI-MSI 技术，研究者获取了浮萍组织中半乳糖脂质的空间分布数据。这些数据显示，在 D2O 介质中培养的浮萍，其半乳糖脂质，包括单半乳糖二酰基甘油（MGDG）和二半乳糖二酰基甘油（DGDG），具有非常高的氘标记效率，几乎接近 100%。这表明在 D2O 介质中，浮萍的半乳糖脂质生物合成过程中，氢原子被氘原子有效替代。此外，该研究还监测了这些脂质的同位素标记随时间的变化。在5天的培养后，观察到三种不同的同位素标记分布，这些分布对应于半乳糖脂质的不同部分结构的标记状态：组1（仅半乳糖被标记）、组2（半乳糖和部分脂肪酸链被标记）和组3（整个分子包括两个脂肪酸链被标记）。这些发现为理解半乳糖脂质在浮萍生长发育过程中的生物合成动态提供了重要的时空信息。图1.在D2O介质中培养浮萍3.2D2O标记半乳糖脂质的时间变化特征通过 MALDI-MSI 技术，该研究发现在培养的第5天，浮萍中的单半乳糖二酰基甘油（MGDG 36:6）出现了三种不同的同位素标记分布，组1（仅半乳糖被标记），在培养的第1天即可检测到，并在第3天后其相对丰度保持稳定。组2（半乳糖和部分脂肪酸链被标记），于第2天开始出现，其丰度逐渐上升直至第5天，随后开始下降。而组3（整个分子包括两个脂肪酸链被标记），直到第3天才被检测到，之后迅速增加，并在第15天成为最主要的标记形态。到了第15天，由于亲本叶已经从子叶中分离，未标记的半乳糖脂质几乎不再被检测到。二半乳糖二酰基甘油（DGDG 36:6）的同位素标记动态与 MGDG 相似，但组1的相对丰度是 MGDG 的两倍多。此外，脱镁叶绿素a仅显示出整个分子标记的单一同位素标记分布。图2.D2O标记的半乳糖脂质及其时间变化3.3D2O标记半乳糖脂质的空间分布特征该研究发现，在5天的 D2O 培养后，未标记的半乳糖脂质主要集中在亲本叶区域，而这部分组织在实验开始前就已经存在于 H2O 介质中。这表明亲本叶中的半乳糖脂质尚未经历 D2O 标记。相反，在子叶中新合成的脂质几乎完全是 D2O 标记的。这说明这些组织中的半乳糖脂质完全在 D2O 介质中合成。对于组2的半乳糖脂质，它们在亲本叶的新组织和子叶的旧组织中均被检测到，表明在这些组织中，半乳糖脂质的合成涉及到部分脂肪酸链的标记。此外，与半乳糖脂质相比，脱镁叶绿素a的同位素标记分布显示出不同的模式，其完全标记的形式（组3）不仅出现在新生长的子叶中，还出现在包括亲本叶基部的中间组织区域中。这表明脱镁叶绿素a即使在 D2O 标记的条件下，也能在这些组织中迅速合成。图3.浮萍在50% D2O中培养5天后的MALDI-MS图像3.4初步的13CO2标记实验为了进一步验证 D2O 标记实验所观察到的半乳糖脂质时空分布模式，并排除 D2O 可能引起的压力效应对实验结果的影响，该研究还开展了 13CO2 标记实验。在这个实验中，浮萍被放置在一个充满 13CO2 的密闭环境中进行培养。结果显示，在 13CO2 标记的条件下，半乳糖脂质（MGDG 36:6和DGDG 36:6）在第三天的同位素标记分布特征与 D2O 标记实验中的结果相似，均呈现出三个明显的同位素标记组别。这一发现表明，在没有 D2O 所带来压力的情况下，半乳糖脂质的生物合成过程及其在浮萍中的时空分布模式与 D2O 标记时观察到的一致，从而支持了 D2O 标记实验中观察到的生物合成途径的真实性。此外，13CO2 标记实验还揭示了在 D2O 标记实验中由于同位素分布较宽而未能清晰观察到的额外同位素标记组，包括甘油骨架的同位素标记。图4. 13CO2标记的半乳糖脂质及其时间变化图5.浮萍在13C环境中培养3天后的MALDI-MS图像3.5反向标记实验为了进一步验证 D2O 标记实验观察到的同位素标记分布，该研究又进行了反向标记实验。将浮萍首先在 50% D2O 介质中培养了3个月，以适应 D2O 环境，然后转移到普通 H2O 介质中继续培养15天。实验结果显示，在转移到 H2O 介质后的第3天，MGDG 36:6 和 DGDG 36:6 的同位素标记分布出现了三个组，这与前向 D2O 标记（即直接在 D2O 中培养）观察到的模式相似，分别对应于组1（仅半乳糖被标记）、组2（半乳糖和部分脂肪酸链被标记）和组3（整个分子包括两个脂肪酸链被标记）。与 D2O 标记时相比，反向标记过程中的 H 标记（普通氢标记）速度更快，第3天时组3已经占到了总标记的约40%。与 D2O 标记实验相比，反向标记实验中的H标记速度显著加快，表明在去除 D2O 环境后，浮萍的生物合成活动迅速恢复。此外，通过追踪整个同位素标记分布的平均质量随时间的变化，研究者发现平均质量的变化趋势与前向标记实验相比存在约1.5至2天的延迟，这可能反映了浮萍在适应新环境变化时的生理调整。反向标记实验的数据还揭示了随着 H 标记的增加，同位素标记分布逐渐变窄，这与 D2O 标记时观察到的宽分布形成了鲜明对比。图6.浮萍的反向标记04 总结本研究通过结合体内同位素标记技术和质谱成像技术，对浮萍中半乳糖脂质的生物合成进行了深入的时空动态分析。通过在 50% D2O 介质中培养浮萍，研究者观察到了半乳糖脂质的同位素标记分布，并利用 MALDI-MSI 技术精确描绘了这些脂质在浮萍不同组织区域中的空间分布。实验结果显示，半乳糖脂质的生物合成在亲本叶和子叶中具有不同的标记模式，反映了新旧组织中代谢活动的差别。此外，通过 13CO2 标记实验和反向标记实验，该研究进一步验证了 D2O 标记实验的结果。这项研究不仅提高了我们对浮萍这种模式生物中脂质代谢途径的认识，还提供了一种追踪植物体内代谢物时空动态变化的新方法，这对于理解植物如何协调其代谢活动以响应环境变化具有重要意义，同时也为理解植物脂质代谢的复杂性和调控机制提供了新的视角。文献地址：https://doi.org/10.1093/pcp/pcae032「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源科瑞恩特在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

空间多组学技术通过综合利用多种不同平台的数据来研究生物体内的复杂生物学问题。这些平台包括但不限于空间代谢组学、空间转录组学和空间蛋白质组学。通过整合这些数据，空间多组学技术可以进行更全面、更准确的生物信息学分析，使得我们可以更好地理解生物系统的功能和调控机制。空间多组学技术已经广泛应用于多个领域，包括肿瘤研究、疾病诊断和预测、药物研发和基础生命科学研究等。未来，随着现有技术和方法的不断完善和成熟，新技术和新方法的不断涌现，空间多组学技术的应用前景将更加广阔。1、 空间代谢组学代谢组学是系统生物学的一个分支，它专注于研究生物体内所有的小分子代谢物的组成、动态变化和相互作用，这些小分子包括氨基酸、糖类、脂质和其他代谢中间产物。代谢组学的研究可以帮助我们深入了解生物体内的代谢状态和生理过程，以及它们在不同的生物学条件和疾病状态下发生的变化。空间代谢组学是将质谱成像与代谢组学技术相结合的一种新兴组学技术，一方面通过质谱成像技术提供代谢物在组织整体或微区的精确分布，另一方面利用代谢组学技术对区域内的差异性成分进行深度挖掘与生物信息学分析，从而将代谢物及其生物学功能与生物组织解剖特征相关联，更为精准、科学地解析代谢物或药物成分及在生物体内对疾病的调控机制。2、 空间蛋白组蛋白质是生命活动的主要执行者，是生物体内此时此刻正在发生的生物学事件的直接体现者，蛋白质的空间表达对于确定蛋白质在组织中的准确定位和功能至关重要。空间蛋白质组学（Spatial Proteomics）是一种研究蛋白质在细胞和组织中的空间分布及其动态变化的学科。通过结合高分辨率成像技术和质谱分析，空间蛋白质组学能够精准定位和定量蛋白质在生物体内的具体位置。这一技术不仅揭示了蛋白质在细胞内不同区域（如细胞膜、细胞核、细胞质等）的分布和功能，还为疾病诊断、药物靶点发现及生物系统时空调控机制的研究提供了重要工具。空间蛋白质组学可达到空间维度的蛋白质解析能力，对认识生物学行为及其在不同位置的特征揭示具有重要意义。3、 空间转录组RNA 作为遗传物质信息载体，经翻译生成蛋白质，蛋白质是生物功能的执行者，因此 RNA 与生物功能实现息息相关。空间转录组（Spatial Transcriptomics）是测量完整组织切片的总 mRNA，将总 mRNA 的空间信息与形态学内容相结合，以明确定量和定位组织中的细胞，并绘制所有基因表达发生的位置，获得生物过程复杂而完整的基因表达图谱。以了解基因在不同细胞、组织及不同时刻的活跃状态，同时还允许在这种空间环境中发现信号传导和调节分子，从而揭示对细胞结构和功能的新见解。为研究人员提供了前所未有的能力来揭示组织内复杂的基因表达模式，开创了从发育生物学到疾病研究等跨学科理解的新时代。空间多组学将不同类型的空间组学技术相结合，可以更精确地解释基因、蛋白质、代谢物等分子在空间上的表达和分布模式，更好地理解其功能和相互关系，通过比较不同组学数据的空间分布，还可以发现一些之前未察觉的生物学关联，有助于揭示新的生物学机制、信号通路和调控网络。更多精彩内容↓仪器信息网将于2024年9月19日召开“第四届质谱成像技术与进展”主题网络研讨会，届时将有国内外多名单细胞质谱成像研究专家围绕质谱成像技术的最新进展与应用、质谱成像空间多组学等方面进行深入探讨，赶紧点击下方的图片报名吧！

天然产物（Natural products, NPs）及其衍生物是新药研发的重要源泉，对疾病的预防和治疗具有至关重要的作用。NPs 新药开发包括两个关键方面：一个是从药用植物或微生物中发现 NPs，另一个是在不同的生理和病理状态下对体内的 NPs 进行评估。NPs 在药用植物、微生物以及生物体内的异质分布为药物开发提供了丰富的信息资源。目前能够无标记地同时检测数千种化合物的分子成像技术还相对稀缺。然而，质谱成像（Mass Spectrometry Imaging, MSI）技术在过去二十年中取得了显著的进步和多样化发展，这使得它在药用植物或微生物中 NPs 的发现以及体内 NPs 研究中的应用变得可行。MSI 技术能够在无需标记的情况下，实现对生产和分配的众多分子的原位空间映射，为 NPs 的研究提供了一种强有力的可视化工具。因此，这篇综述探讨了 MSI 技术在药用植物中 NPs 发现的应用，并从新药研究与开发（Research & Development, R&D）的角度，评估体内 NPs 的临床前研究。文章还简要回顾了实现高质量 MSI 结果所需考虑的关键因素，并对未来 MSI 技术在新药 R&D 领域的应用前景进行了展望。2022年10月，中国科学院上海药物研究所果德安/吴婉莹课题组在 Acta Pharmacologica Sinica（APS） 上发表了题为“Mass spectrometry imaging: new eyes on natural products for drug research and development”的综述文章，中国科学院上海药物研究所侯晋军高级工程师为该文章的第一作者。文章从药物研发角度总结了质谱成像技术在天然产物体外和体内异质性分布研究中的应用，希望 MSI 技术能在天然药物新药开发方面提供突破，并对质谱成像技术在新药研发方面的未来发展进行了展望。图1. 质谱成像通过可视化药用植物和体内的分子空间异质空间分布促进NPs的发现及其临床前研究。01MSI可以通过可视化NPs在药用植物中的异质性分布来促进NPs的发现NPs 主要源自药用植物和微生物的次级代谢产物，以及某些初级代谢产物。在药用植物中，NPs 的分布通常表现出异质性。MSI 技术以其直观性，能够无标记地揭示药用植物中初级和次级代谢物的空间分布，为新药开发中 NPs 的发现提供了重要视角。以下是 MSI 技术在药用植物中发现 NPs 的三个主要应用方面的详细讨论：1.1优化NPs的提取方法：① NPs 主要来源于药用植物的次级代谢物和部分初级代谢物，其在植物中的分布具有异质性。② MSI 技术能够无标记地、高空间分辨率地展示药用植物中初级和次级代谢物的空间分布。③ 这项技术有助于识别 NPs 富集的植物部位，从而为优化提取方法提供依据。1.2提高药用植物中NPs的含量：① NPs 的产生受其生物合成途径和植物与环境相互作用的影响。② MSI 技术通过探索这两个方面，有助于发现增加特定 NPs 生物合成和生产的方法。1.3发现新的NPs：① 传统的液相色谱-质谱（LC-MS）技术可能无法检测到某些 NPs，特别是那些在样品制备过程中被高丰度化合物掩盖或发生变化的化合物。② MSI 技术通过原位分析组织切片样本，能够检测到这些天然成分的自然富集，从而有可能发现新的成分。在过去五年中，MSI 技术已被应用于多种药用植物的研究，包括穗花牡荆、银杏、贯叶金丝桃、沉香、姜黄、长春花、丹参等，显示了 MSI 技术在药用植物研究中的广泛应用。MSI 技术不仅为理解药用植物中 NPs 的生成过程提供了直观的分析手段，而且有助于发现新 NPs 以及优化 NPs 的提取，从而可能促进新药的开发（如图2所示）。图2. 质谱成像在药用植物/微生物天然产物发现中的应用。02MSI可以通过可视化体内异质性NPs的空间分布来促进药物研发在获得具有生物活性的 NPs 之后，MSI 技术可以在临床前研究中发挥重要作用，主要体现在以下三个方面：2.1ADME和PK-PD研究：① MSI 技术能够提供化合物在体内的直接空间分布，有助于直观分析 NPs 的空间异质性及其 ADME 特性。② 可以建立 NPs 与内源性药效生物标志物之间的空间关联性，为理解药物作用机制提供新视角。③ MSI 的无标记特性使其能够直接反映药物在体内的实际分布，包括皮肤和肠道吸收过程，以及多个代谢物的空间分布信息。2.2疗效和安全性评估：① MSI 技术通过高空间分辨率的分布图，有助于揭示药物的“治疗异质性”，从而提高药效和毒性评估的准确性。② 分析药物在靶器官的分布，可以更好地理解药效异质性，预测药物的潜在疗效或毒性。③ MSI 技术的应用有助于发现药物在体内的理想分布，以及可能的药效或毒性相关的器官。2.3药物修饰、制剂优化和纳米材料选择：① MSI 技术可以直观展示化学修饰、制剂优化或纳米材料选择后药物的靶向分布，为药物开发提供直接证据。② 金属纳米材料在药物制剂中的重要性日益增加，MSI 技术能够利用其自身特性，监测并分析其在体内的空间分布。综上所述，MSI 技术通过可视化 NPs 在体内的空间分布，为药物的 ADME 特性分析、疗效和毒性评估以及药物的化学修饰和制剂优化提供了一种强有力的工具。这些应用不仅有助于深入理解药物的作用机制，还推动了新药的临床前研究和开发进程。图3. 质谱成像在药物开发ADME和PK-PD研究中的应用。图4. 质谱成像在药物疗效和毒性分析的准确性、可预测性以及化学修饰和剂型设计中的应用。03总结与展望MSI 技术作为一种强大的可视化分析工具，因其能够无标记地展示组织空间中上千分子的分布，对 NPs 的研究及其在疾病干预中的应用具有独特价值。随着 MSI 技术的不断进步，为了获得高质量的 MSI 研究结果，研究者需要考虑以下关键因素：① 研究模式的选择：MSI 研究可分为发现驱动模式和验证驱动模式。发现驱动模式侧重于提出新的科学假设，而验证驱动模式则侧重于直接展示目标分析物的空间分布。研究者应根据研究目标选择适当的模式，并理解不同样本制备、离子源和质谱仪器可能对结果产生的影响。② 样本制备的重要性：样本制备是 MSI 中至关重要的步骤，包括选择合适的样本组织类型、组织切片的获取方法、切片处理方法、衍生化方法（如果需要），以及基质的选择和应用。③ 组织切片的获取：不同类型的样本（如植物、动物和临床样本）需要特定的切片方法。例如，植物样本可能使用印迹方法，而动物和临床样本则使用冷冻切片。④ 切片处理方法：包括通过预处理改变组织表面的成分，以增强或改变组织表面的成分，以及引入内标以提高质量校准或定量的准确性。⑤ 样本衍生化：衍生化可以增强难以电离化合物的电离效率，并帮助区分具有 C=C 双键位置的脂质异构体。⑥ 基质选择和喷雾策略：对于需要基质辅助的离子源，如 MALDI，需要在切片表面引入特定的有机酸作为基质。⑦ 离子源的选择：离子源的选择应基于研究的假设和目的，包括激光基、液体基和离子簇基离子源。⑧ 质谱仪器的影响：不同的质谱仪器在质量分析范围、灵敏度和质量分辨率方面存在差异，选择合适的仪器对 MSI 分析至关重要。⑨ 离子迁移的应用：离子迁移分析可以提供额外的分离维度，有助于区分具有相同 m/z 值的异构体，并提高低丰度离子的鉴定效率。⑩ 平衡空间分辨率、质量分辨率、灵敏度和数据采集时间：研究者需要根据不同的分析目的，合理选择空间分辨率，以平衡质谱分辨率、灵敏度和数据采集时间。总结来说，作者强调了在 MSI 研究中，从研究模式的选择、样本的制备和处理、离子源和质谱仪器的选择，到数据分析的策略，每一个步骤都需要仔细考虑和优化，以确保研究结果的质量和可靠性。文献地址：https://www.nature.com/articles/s41401-022-00990-8「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源科瑞恩特在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，均可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

关键词：Imaging Mass Spectrometry 质谱成像，Strawberry 草莓，Plant metabolites 植物代谢产物，Anthocyanins 花青素01前言草莓被认为是全球受欢迎度最高的水果之一，富含膳食纤维、天然糖、维生素、矿物质、柠檬酸和花青素等营养成分。其中的抗氧化成分有助于降低慢性疾病（如心血管疾病和高血压）的风险，改善糖尿病状况，延缓衰老过程，并可能预防某些类型的癌症（如乳腺癌、皮肤癌和肺癌）。因此，该研究旨在通过 MALDI IMS 技术可视化四个不同成熟期（绿色、白色、粉红色和红色）草莓中柠檬酸、可溶性糖和花青素的分布差异，有助于了解这些有益化合物在果实中的具体分布，也对深入理解植物化学物质的变化，以及植物育种和采后技术的发展具有重要意义。02摘要2021年2月，加拿大蒙特利尔大学 Pierre Chaurand 团队联合麦吉尔大学和北京大学高级农业科学学院在 Food Chemistry 发表了题目为“Visualizing the distribution of strawberry plant metabolites at different maturity stages by MALDI-TOF imaging mass spectrometry”的文章。该研究利用 MALDI IMS 技术对四个不同成熟期（绿色、白色、粉红色和红色）草莓样本进行分析，以获取草莓中柠檬酸、可溶性糖和花青素的空间分布图像，同时对这些化合物进行了 HPLC 检测，并对以上结果进行统计分析，以评估不同成熟期草莓中化合物的变化。为有益化合物在草莓中的分布提供数据支持，也为草莓的种植、收获和后收获技术提供科学依据。03实验设计本研究利用 MALDI IMS 技术，对四个不同成熟期（绿色、白色、粉红色和红色）草莓中柠檬酸、可溶性糖和花青素的空间分布差异进行了研究，具体包括以下三个步骤：1、样品物理化学属性测定：测定不同成熟期（绿色、白色、粉红色、红色）草莓的糖含量、水分以及颜色属性。2、MALDA IMS 分析：使用 MALDI IMS 技术对草莓切片进行成像质谱分析，以观察不同成熟期草莓中代谢物（柠檬酸、可溶性糖、花青素）的空间分布。3、HPLC 分析：使用 HPLC 对草莓中的抗坏血酸、柠檬酸、糖和花青素进行定量分析。3.1草莓中可溶性糖、水分和颜色属性分析该研究发现随着草莓成熟，总糖含量逐渐增加。红色草莓的总糖含量是绿色草莓的两倍。草莓的水分含量在成熟初期（绿色草莓）最低，为82.5%，随着果实成熟，水分含量迅速增加。白色、粉红色和红色草莓的水分含量没有显著差异，分别为 90.9%、90.5% 和 90.8%。颜色属性是识别草莓成熟度和质量的重要指标。研究中观察到草莓在四个成熟期的颜色属性（a*、b*、L 和 ΔE）有显著变化。a值从绿色成熟期到红色成熟期明显增加。而b值和L值在粉红色和白色草莓中最高。此外该研究还指出从绿色到红色成熟期的草莓，其水分、可溶性糖和颜色属性之间存在正相关。表S2. 草莓不同成熟期的水分、糖含量和颜色属性（注：a*：亮度；b*：绿色/红色；L*：蓝色/黄色；∆E：总色差）3.2草莓样品中代谢产物的鉴定利用 MALDI IMS 技术，对不同成熟期（绿色、白色、粉红色、红色）草莓样本中柠檬酸、己糖（包括葡萄糖和果糖）、蔗糖以及花青素的空间分布进行了分析。具体的分析步骤如图1所示。在样本中检测到了柠檬酸（m/z 231）、己糖（m/z 219）、蔗糖（m/z 381），以及几种花青素（包括天竺葵素3-O-葡萄糖苷 m/z 433、天竺葵素-3-O-丙二酰葡萄糖苷 m/z 519、矢车菊素-3-O-丙二酰葡萄糖苷 m/z 535、天竺葵素-3-O-芸香糖苷 m/z 579）。为了进一步确认所检测到的化合物，研究进行了二级质谱扫描以确认这些化合物的结构，代表性质谱如图2所示。图1. （a）：四个不同成熟期的草莓；（b）：草莓结构；（c-i）：草莓的 MALDI IMS 的分析工作流程。图2.  四个成熟期（绿色、白色、粉红色、红色）草莓的外皮质组织区域获得的 MALDI MS 质谱。3.3柠檬酸的MALDI IMS分析该研究通过 MALDI IMS 技术，发现在草莓的各个成熟期柠檬酸均匀分布在整个果实中。在绿色、白色和粉红色成熟期的草莓中，果皮中柠檬酸的浓度略高于其他组织。而在红色成熟期，柠檬酸在整个果实切片中均匀分布，除了接近果柄的区域外，柠檬酸的相对丰度从绿色阶段到红色阶段逐渐增加。HPLC 结果显示，柠檬酸的含量从绿色成熟期的 27.6mg/100g FW 增加到红色成熟期的 943.1mg/100g FW，比粉红色成熟期高出5.5倍。研究结果表明，柠檬酸的增加与草莓成熟过程中颜色属性的变化密切相关。3.4己糖和蔗糖的MALDI IMS分析该研究利用 MALDI IMS 技术对草莓在四个成熟期中己糖（葡萄糖和果糖）和蔗糖的分布进行了分析。研究结果显示，随着草莓的成熟，这些糖的分布和含量显著增加。在成熟过程中，己糖的含量逐渐增加，特别是在红色成熟期，草莓的木髓部和花托部位结构中己糖的积累变得明显。IMS 结果显示，己糖与草莓的生长过程中呈现正相关趋势，且红色成熟期的含量最高。通过 HPLC 分析，发现葡萄糖的含量从绿色阶段的 20.6mg/g FW 增加到红色阶段的 48.5mg/g FW，与 IMS 的趋势一致。蔗糖从白色成熟期开始就能在草莓切片中被检测到，且其含量丰富。HPLC 分析也进一步确认了这一趋势，草莓中蔗糖含量在绿色成熟期几乎无法检测，而到红色成熟期其含量达到最高水平（15.6mg/g FW）。图3. 不同成熟期草莓中的柠檬酸、己糖和果糖的MALDI IMS和定量HPLC分析3.5花青素的MALDI IMS分析花青素是一类多酚类化合物，是水果呈现深紫、红、粉红和蓝色等颜色的主要色素，同时花青素具有具有抗癌、抗炎和和预防心血管疾病等多种药理活性。通过 MALDI IMS，该研究发现，花青素主要分布在草莓的表皮和外皮层组织中，尤其在红色成熟期，花青素的合成显著增加，其中天竺葵素3-O-葡萄糖苷在红色草莓中含量最高，其次是天竺葵素-3-O-芸香糖苷和矢车菊素-3-O-丙二酰葡萄糖苷。HPLC 结果显示，在草莓红色成熟期天竺葵素3-O-葡萄糖苷的含量为 660 µg/100g FW，天竺葵素-3-O-芸香糖苷的含量为 255µg/100g FW，矢车菊素-3-O-丙二酰葡萄糖苷的含量为 112µg/100g FW。该研究还指出蔗糖等糖类物质可以作为信号分子，诱导脱落酸合成基因的表达，进而促进草莓的成熟。图4. 不同成熟期草莓中花青素的MALDI IMS和定量HPLC分析图5. 不同成熟期草莓中的颜色属性、糖、有机酸和花青素之间的关系3.6草莓中的未知化合物在草莓的成熟过程中，研究者通过 MALDI IMS 技术观察到一些未知的化合物，这些化合物在草莓的四个成熟期（绿色、白色、粉红色、红色）中显示出不同的分布模式。化合物（m/z 147.1）在粉红色成熟期首次被观察到，并且随着果实的成熟，它倾向于在皮层中积累。化合物（m/z 205.1）在白色成熟期首次被检测到，并且这种化合物更倾向于在草莓的维管束中积累。化合物（m/z 471.0）随着草莓的成熟，在外部皮层组织中的积累逐渐增加。化合物（m/z 399.1）在四个成熟期都可以检测到。在绿色和白色成熟期，它在整个果实中分布，到了红色成熟期，其只在维管束周围的皮层组织中积累。化合物（m/z 423.0）在果实成熟的整个过程中相对均匀地分布，但在果柄区域的分布更多。图S9. 不同成熟期草莓组织切片中未知化合物的MALDI IMS离子图像04总结该研究通过 MALDI IMS 技术可视化分析了不同成熟期（从绿色到红色）草莓中代谢物（包括柠檬酸、可溶性糖和花青素）的分布差异，提供了草莓成熟过程中代谢物变化的详细数据，旨在探索草莓成熟过程中柠檬酸、可溶性糖和花青素等代谢物含量的变化，以及这些变化如何与草莓的颜色和其他品质属性相关联，有助于深入了解影响草莓成熟和品质的关键因素以及不同成熟期草莓中的营养成分分布，不仅为草莓成熟生物学提供数据支撑，也为 MALDI IMS 技术在其他植物和食品研究中的应用奠定基础。文献地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S030881462032700X?via%3Dihub「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源科瑞恩特在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

关键词：mass spectrometry imaging 质谱成像，drug metabolism and pharmacokinetics 药物代谢和药代动力学，toxicology 毒理学，in vitro efficacy evaluation 体外疗效评价，pharmaceutical research and development 药物研发01前言质谱成像（Mass Spectrometry Imaging，MSI）是对样本表面及其纵深的组成分子直接进行解吸、电离和检测，并最终以离子图像形式展示各组成分子空间分布的技术。MSI 技术能够在保留空间信息的同时，特异性地解析药物及其代谢产物在给药样本中的分布，从而便于直接观察药物的药代动力学过程，包括吸收、分布、代谢和排泄。MSI 技术还能同时检出多种类型的内源性分子，包括蛋白质、糖链、代谢物和脂质，这些分子在不同生理区域具有独特的分布模式和生物功能。这种物理空间可分辨、化学分子特异性区分的双重技术优势，使质谱成像在探索候选药物药动学、药效学性质以及分子机制等方面极具应用价值。02摘要2022年12月，复旦大学、斯坦福大学化学系宋肖炜博士作为通讯作者，与斯坦福大学医学院李超博士、厦门大学化学系孟一凡博士在 Acta Materia Medica 上合作发表了题目为“Mass spectrometry imaging advances and application in pharmaceutical research”的综述文章。作者详细介绍了 MSI 技术在药物研究和开发中的应用，包括其在药物分布、药代动力学、药效学特性、安全性评估以及分子机制探索中的重要性。文章强调了 MSI 技术能够提供药物及其代谢产物在生物样本中的空间分布信息，同时讨论了技术的优势、挑战和最新进展，并展望了未来的发展方向，如提高灵敏度、改善空间分辨率和扩展可检测物种的范围等。此外，还总结了 MSI 在临床前药物研发和临床药物评估中的应用案例，展示了其作为药物研究中一个强大分析工具的潜力。03MSI一般工作流程质谱成像（MSI）在临床前药物研究中的一般工作流程：样本准备：给药后的实验动物在设定的时间点被安乐死后，立即采集其全身样本。冷冻固定：将采集的样本冷冻并固定在包埋凝胶中，为后续的冷冻切片做准备。冷冻切片：进行冷冻切片，并将切片固定到载玻片或特定靶板上。基质喷涂：采用 MALDI MSI 检测的样本，经过充分干燥后，进行基质喷涂，通常采用全自动基质喷涂装置进行。原位离子化：使用原位离子化探针（脉冲激光/离子束或连续电喷雾/等离子体等）对冷冻切片样本进行扫描。数据采集：外源性药物和内源性成分在每个离子化区域被瞬间解吸、离子化，并传输到质谱系统进行 MSI 数据采集。可视化呈现：MSI 软件根据每个物理位置的离子强度重建分子图像，以目标离子的确切 m/z 为中心，定义质量窗口和质量容差。图1. 药物研究中一般 MSI 工作流程示意图。04MSI的技术优势MSI 技术相对于其他药物分布研究方法的技术优势，具体包括以下7点：1. 高特异性：MSI 能够基于质荷比（m/z）的差异，轻松区分药物原型及其代谢产物。2. 广泛的质荷比通道：与基于荧光或红外的光谱成像技术相比，MSI 能够提供数千个可用的 m/z 通道，用于记录离子信息。3. 样本预处理流程简便：MSI 的优势之一是无需复杂样本前处理，这与需要提取、纯化和富集的液相色谱-质谱（LC-MS）方法形成对比。4. 直接从组织表面解吸和离子化：MSI 能够直接从生物组织样本表面解吸并离子化分析物，这有助于在亚器官、组织微区或细胞水平上保留更精确的药物定位信息。5. 空间分辨率：MSI 技术能够根据离子探针的物理尺寸，在亚器官水平或细胞水平上提供详细的空间信息。6. 多模态成像：MSI 可以与光学显微镜成像、免疫组织化学（IHC）、分子成像和核医学成像技术等其他成像方式相结合，以获得更全面的生物样本信息。7. 药物和代谢物的共定位：MSI 能够同时获取药物分子和内源性代谢物的图像，有助于研究药物的作用机制和代谢途径。这些技术优势使得 MSI 成为药物研究中一个强大的分析工具，尤其是在探索药物的药代动力学、药效学和安全性方面。4.1可选择的原位电离文章强调了 MSI 中多种原位离子化技术的选择和重要性，包括激光、离子束、等离子体和带电微滴喷雾等方法，每种方法都有其特定的优势和局限性。在选择适合的离子化技术时，需要权衡灵敏度与空间分辨率，并考虑药物的物理化学性质、样本的物理尺寸和感兴趣的生理结构，以实现对药物及其代谢产物在生物样本中精确的空间分布进行成像。表1. 药学中质谱成像实验的原位电离方法4.2MSI灵敏度文中强调了质谱成像技术在药物分析中面临的灵敏度挑战，由于生物样本的复杂性导致的基质效应可能会降低药物分子的离子化效率。文章讨论了提高 MSI 灵敏度的多种策略，包括开发新的后电离技术和二次电离技术、改进 DESI 配置、使用新型功能基质和纳米材料、进行组织化学衍生化、溶剂浸泡以及利用水凝胶进行样本处理。同时指出，为了确保数据的准确性，需要通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）等传统方法对 MSI 获得的低剂量药物分布结果进行验证，以避免假阴性结果的发生。4.3MSI数据采集文中概述了质谱成像数据获取的过程，强调了高性能质谱仪如轨道阱、四极杆飞行时间（QTOF）和傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）在空间组学研究中日益增长的数据量方面的重要性。这些高精度质谱仪不仅提供了丰富的表型信息，还能通过全扫描模式获得精确的 m/z 值，有助于离子身份的可靠注释。此外，文中还提到了三重四极杆和线性离子阱等低分辨率串联质谱分析器在特殊情况下的应用，以及选择反应监测（SRM）作为针对低浓度药物和活性/毒性代谢产物的替代选择。文中还讨论了离子迁移质谱（IMS）技术在同分异构体分离方面的技术特点，以及它如何为分子轮廓分析和 MSI 可观察物种范围的扩展提供了新的维度。4.4MSI数据分析质谱成像（MSI）产生的大数据需要通过特定的软件或自编代码进行处理，以转化为具有空间分辨率的分子信息。文中提到了多种可用的 MSI 软件，它们能够进行基本的数据预处理，如质量峰值识别、数据对齐和标准化，并具备离子图像构建、目标区域（ROI）圈选和平均质谱图生成等功能。此外，还介绍了多变量分析、机器学习和深度学习等先进方法在 MSI 数据处理中的应用，这些方法有助于自动空间分割、离子选择、特征提取、数据降维、3D 图像构建以及多模态成像数据的整合，从而提高了 MSI 数据的分析深度和应用范围。表2. 可用的质谱成像数据分析软件、软件包或平台*NS：未指定。**3D：3D成像；QMSI：定量 MSI ；AVG：平均质谱生成；BDP：大数据处理；ROI：兴趣区域选择；预处理：光谱预处理步骤包括取峰、基线平滑、数据变换；MIO：多模图像叠加；Seg：空间分割；Stat：统计描述和特征提取；ML：机器学习；I/E：进出口；FS：特征选择；API：应用程序编程接口。4.5MSI定量文中还讨论了 MSI 在定量分析中的应用，指出 MSI 技术能够根据组织切片中归一化离子强度展示药物的相对丰度，但同时也面临着由于组织结构和组成的异质性导致的离子化效率变化，这可能会扭曲药物离子强度与局部浓度之间的线性关系。为了克服这一问题，发展了定量 MSI（QMSI）方法，通过使用氘代内标、化学计量校准或组织信号消光系数的外部评估来补偿组织特异性的离子抑制效应。此外，还介绍了将药物和内标稀释系列纳入空白组织中以模拟剂量的多种策略，以及激光捕获微切割（LCM）技术用于收集组织感兴趣区域进行后续的液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测量。通过这些方法，QMSI 能够提供准确的药物空间分辨含量差异，为药物代谢和药代动力学（DMPK）研究中的药物定量提供了一种有效的工具。4.6空间共定位在生理结构中精确定位药物分子的重要性，以便了解药物在目标和非目标区域的分布情况。文章指出，药物离子图像本身无法提供完整的组织轮廓和结构微区的准确图，但可以通过三种策略获得区域指导图：（1）使用区域特异性的内源性代谢物作为标记物，例如血红素可以描绘血管；（2）基于 MSI 数据的驱动空间分割，利用机器学习或深度学习方法根据分子轮廓模式将所有生物图像像素分组为微区；（3）通过光学显微镜图像、免疫组化、分子成像技术或核医学成像技术等补充图像获得。这些策略有助于更准确地理解药物在组织中的分布，为药物的疗效和安全性评估提供了重要的空间信息。4.7药物代谢和药代动力学文中提到，药物和代谢产物在组织中的分布可以通过 MSI 技术在空间上得到解析，这有助于深入了解药物的药代动力学特性，包括吸收、分布、代谢和排泄（ADME）。MSI 技术能够区分药物和代谢物，并且能够区分血管和非血管区域，使其非常适合 DMPK 研究的需求。此外，文中还讨论了 MSI 在动物模型中可视化药物空间分布的应用，以及如何通过 MSI 观察药物在复杂的亚器官结构或微区室中的分布。图2. MSI 在制药研究中检测的生物样品的物理尺寸跨度。（a）候选药物 LXY6006 在小鼠全身切片上的 AFA-DESI-MS 图像。（b）Fosdevirine 半胱氨酸共轭物在家兔大脑矢状面分布的 MALDI-MS 图像。（c）异种移植肿瘤切片中紫杉醇衍生物前药异质富集的 AFA-DESI MS 图像； （d）DESI-MSI 显示的利多卡因穿透人体皮肤的情况。（e）MALDI-IMS 分析伊立替康在肿瘤球体中的时间依赖性渗透。（f）微透镜光纤激光解吸质谱成像检测吖啶黄碱培养单细胞图像。4.8体内药效及分子机制MSI 技术能够同时获取不同类型的内源性代谢物，这些空间分辨的表型变化包含了与疾病进展和药物作用相关的功能性分子信息。药理学家可以通过分析药物作用下受靶酶或转运体调控的下游代谢物，来评估药物的疗效。此外，MSI 技术还有助于探索潜在的药物靶点，筛选功能性代谢标记物，并研究可能的分子机制。文中提到了使用 MSI 技术进行的多项研究案例，包括对胶质母细胞瘤患者衍生的异种移植（PDX）模型的补充分析，以及使用 AFA-DESI-MSI 技术监测抗失眠药物候选物 NHBA 及其内源性代谢谱在整体大鼠切片中的时空变化等。图3. MSI 应用于空间药物代谢组学和分子机制研究中的典型病例。（a）N6-(4-羟基苄基)腺嘌呤核苷（NHBA）处理后大鼠全身组织切片中六种内源性代谢物的时空可视化呈现。（b）脑矢状面代谢物显著变化的图像和基于代谢网络的空间相关图。对照组采用学习记忆障碍模型大鼠，药物组为东莨菪碱治疗的模型大鼠。4.9体外活性评价及高通量筛选文章还讨论了在药物发现的早期阶段，如何利用体外高通量筛选（HTS）来评估化合物对生物靶标的结合活性，并从中筛选出具有潜在活性的小分子。这一过程需要一种稳健且可靠的体外评估方法，以便在不同的化学结构和测试浓度下反映化合物的活性。MSI 技术因其无需标记和多重检测的能力，在 HTS 过程中得到了越来越多的应用。文中提到了使用 MSI 技术对 2D 和 3D 培养的单细胞进行活性评估和候选药物筛选，以及使用 MALDI-MSI 结合荧光显微镜评估阿霉素包裹的脂质体在 3D 细胞球体中的渗透，还有使用超疏水-亲水滴微阵列（DMAs）进行基于 MALDI-MSI 的高速细胞分析平台的构建等案例。这些应用展示了 MSI 技术在体外药物评估和高通量筛选中的潜力和多样性。图4. MSI 在体外药物评价中的代表性研究案例。（a）给药后单细胞的光学图像和质谱图像；（b）药物处理的 HeLa 细胞内氯甲基硫离子的二维和三维图像。4.10安全性和毒性评价MSI 技术不仅能够提供原药及其有毒代谢产物在体内的原位证据，还能够将区域分子特征与组织病理学信息相关联，从而有助于揭示对受影响组织区域的副作用或毒性背后的分子机制。文中提到了 MSI 在研究器官特异性和慢性毒性（如肝毒性、肾毒性、肺毒性、眼毒性和神经毒性）方面的应用案例。例如，蔡宗伟团队结合 MALDI-MSI 和基于 MS 的脂质组学揭示了双酚 S 诱导的小鼠肾毒性脂质代谢产物的不对称空间分布。Castellino 等人领导的团队在 GlaxoSmithKline 公司研究了 HIV 非核苷类逆转录酶抑制剂 fosdevirine（FDV）在中枢神经系统中的代谢和毒性。此外，还提到了斑马鱼及其幼虫或胚胎作为遗传学和毒理学研究中的重要脊椎动物模型，以及使用 DESI-MSI 研究地西泮及其氯化消毒副产物2-甲基氨基-5-氯苯酚在斑马鱼中的分布和代谢。这些案例展示了 MSI 技术在药物安全性和毒性评估中的实用性和重要性。图5. MSI 在药物安全性和毒性研究中的病例。(a) fosdevirine (FDV) 及其半胱氨酸偶联代谢物（M22）在猴（左[M帐1]）、兔（中）和迷你猪（右）矢状脑切片中的分布和代谢。左离子图为 FDV 分布，中、右离子图为 M22 分布。(b) MALDI（左）和 DESI（右）获得的剂量斑马鱼幼鱼氯氮平离子图像。4.11MSI应用于药用植物和天然产物研究MSI 还能够精确定位植物中的活性成分，并监测这些成分在加工过程中的变化。尽管存在技术挑战，如天然产物含量低、植物细胞壁的保护作用以及植物代谢组数据库的不足，但通过开发新型纳米材料和化学衍生化方法，MSI 技术已经在植物样本分析中取得了进展。例如，利用 SALDI 成功成像了植物中的多种活性化合物，并且通过 DESI-MSI 技术研究了生物碱在大鼠脑区的分布，以及人参中皂苷的时空变化。这表明 MSI 技术有潜力成为研究药用植物和天然产物的有力工具。图6. MSI 在药用植物化学中应用的代表性案例。(a)异鼠李素、槲皮素-3β-葡萄糖苷和长春花碱在整片菊花花瓣上的定位。(b)三七根剖面中三七皂苷- R1和人参皂苷- Re的分化分布；(c)同一三七根的生三七和蒸制三七组织；(d)三七皂苷- R1和人参皂苷- Re在流化过程中的含量和分布。05展望作者分享了对 MSI 作为更好的多重分子成像技术发展方向的个人观点，并强调了这些领域对 MSI 研究的重要性。作者认为尽管 MSI 在药物研究的临床前和临床阶段已被证明是一个强大的工具，但仍有进一步提高技术和方法的空间。以下是文中提到的一些关键发展方向：1. 灵敏度提升：需要开发更灵敏的原位软电离方法，以便从亚细胞级别的微小区域内获取有效的分子分布信息。2. 空间分辨率：提高空间分辨率是获取更精确空间信息的关键，可以通过多模态图像融合策略实现。3. 可检测物种的覆盖范围：MSI 应成为能够适用于所有类型的功能性蛋白质、糖、代谢物和药物的通用分子成像方法。4. 测试对象的多样性：MSI 研究的生物样本应涵盖更广泛的类型，包括临床病理中使用的福尔马林固定石蜡包埋组织切片。5. 数据收集模式：期望建立自动化的机器人系统，以实现批量组织样本的自动管理、数据采集和质量控制。6. 同位异构体离子的区分和可靠鉴定：离子迁移质谱（IMS）提供了克服 MSI 在区分同位异构体离子上的限制的可能方向。7. 功能成像：MSI 获取的质谱数据不仅是一系列分离的峰，这些峰之间存在生物学联系，可以提供关于药物-表型相互作用的见解。8. 人工智能：深度学习已经被引入到学习分子分布模式和指导精确空间识别中，期望引入更多尖端的数据科学技术和计算方法。9. 空间组学数据库或平台的开放获取：应该提出并鼓励 MSI 研究人员自由探索和交流的开放获取 MSI 数据平台。文献地址：https://www.scienceopen.com/hosted-document?doi=10.15212/AMM-2022-0046「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

关键词：AP-SMALDI 质谱成像，nano-HILIC MS/MS 纳升亲水作用色谱与串联质谱联用，Glycosphingolipids鞘糖脂，Schistosoma mansoni 曼氏血吸虫，granuloma 肉芽肿2024年3月11日，德国吉森大学 Bernhard Spengler 教授团队于国际化学权威杂志 Analytical Chemistry 发表题目为“Hepatic Topology of Glycosphingolipids in Schistosoma mansoni-Infected Hamsters”的研究成果。01前言血吸虫病是一种被忽视的热带传染性寄生虫病，全球感染者2亿多人，主要分布在热带和亚热带地区。血吸虫病的临床表现可分为急性期和慢性期。其中，慢性期更为严重，有可能导致感染者死亡。这一阶段主要是由于虫卵滞留在肝脏和脾脏等器官内引起，肉芽肿是其引发的典型的宿主反应，可导致慢性炎症，伤口过度愈合，甚至导致肝纤维化。曼氏血吸虫虫卵甚至能够动员、整合和储存宿主脂质，从而引起肝脏中性脂质和糖原耗竭。识别和表征免疫反应后参与信号转导的分子对于了解宿主-寄生虫之间的相互作用至关重要。据了解，目前尚未有研究关注宿主与寄生虫卵之间的相互作用以及如何导致肉芽肿形成并产生鞘糖脂（GSLs）反应。然而，GSLs 对信号转导和细胞膜构成至关重要，参与在活化的免疫细胞中形成信号转导所必需的微结构域。因此，开发合适的 GSLs 检测方法对于监测其代谢过程和促进药物及疫苗开发十分有帮助。02研究概述为更好地理解宿主与寄生虫之间的相互作用及病理变化，本研究重点聚焦肝脏中鞘糖脂（GSLs）的表征，结合优化的 AP-SMALDI MSI 流程（基质选用 DHAP ） 和 nano HILIC MS/MS 技术对比分析了曼氏血吸虫感染和未感染仓鼠肝脏的 GSLs。03实验设计nano-HILIC MS/MS 与 AP-SMALDI MSI 技术相结合，一方面可以描述 GSLs 的结构特征，另一方面能够直观呈现 GSLs 在组织切片中的分布情况。作者对比分析了仅感染雌性蠕虫（不产卵）或未感染曼氏血吸虫仓鼠的肝脏，首先通过 nano HILIC MS/MS 检测中性和酸性 GSLs，创建 GSLs 数据库，并对 nano HILIC MS/MS 数据进行统计分析，结果表明感染和未感染样品间存在显著差异。随后，作者通过优化的 AP-SMALDI MSI 技术获取感染组织中 GSLs 的空间分布信息。AP-SMALDI MSI 的半定量数据与 nano-HILIC MS/MS 的结果高度一致，从而证明 AP-SMALDI MSI 可以对 GSLs 进行局部量化分析。肉芽肿形成过程中 GSLs 的丰度变化预示着 GSLs 与免疫细胞分化之间的一种潜在联系。此外，作者进一步采用 3μm 空间分辨率对肉芽肿进行 AP-SMALDI MSI 检测，有助于解析其超精细结构。04研究结果4.1曼氏血吸虫感染促进肝脏中GSLs的升高作者采用 nano HILIC MS/MS 检测了从感染曼氏血吸虫仓鼠肝脏中提取的 GSLs，确定了上述 GSLs 的甘油酰胺骨架，并对47种化合物的糖基组成和序列进行了鉴定，共鉴定出60种不同的 GSLs。为了研究曼氏血吸虫感染后 GSLs 与肉芽肿形成的潜在联系，作者比较了未感染、感染雌雄两性曼氏血吸虫（bs感染）和仅感染一种性别曼氏血吸虫仓鼠（ss感染）肝脏中 GSLs 的相对信号强度。作者首先对获取的数据进行主成分（PCA）分析，根据 GSLs 的种类和信号强度实现了组间分离，这表明曼氏血吸虫感染后 GSLs 发生了变化。对 PCA 载荷的分析表明，GSL 种类对不同类群的分离有显著贡献。对这些 GSLs 种类及其丰度进行统计分析发现感染后所有已鉴定的 GSL 均上调表达，并未观察到 GSLs 下调现象（图1）。出乎意料的是，与未感染的对照组相比，仅感染一种性别曼氏血吸虫的样品中，有6种 GSL 显著上调。总之，nano-HILIC MS/MS 数据表明，曼氏血吸虫感染后，GSLs 的特性和数量发生了显著变化。接下来，作者通过优化的 AP-SMALDI MSI 流程研究了 GSLs 的局部空间变化，以确定可能与 GSLs 变化相关的组织学特征。图1. Nano-HILIC MS/MS分析GSL谱。4.2不同的中性GSLs在感染曼氏血吸虫仓鼠肝脏肉芽肿中富集作者通过 AP-SMALDI MSI 可视化不同处理组仓鼠肝组织切片中曼氏血吸虫感染特异性 GSLs 分布。在正离子模式下，获取了 bs 感染仓鼠肝脏中9种不同糖类组成的25个中性 GSLs 的离子图像，这些物质分别分布在肉芽肿和曼氏血吸虫虫卵所在区域。对其结果进一步分析表明，肉芽肿中的特异性 GSL 调节发生在曼氏血吸虫感染时，为肉芽肿的形成提供了潜在的 GSL 标志物。图2. AP-SMALDI MSI分析中性GSLs。图a中黄色箭头指示曼氏血吸虫虫卵，橙色圆圈表示肉芽肿。图b中红色通道为Fuc3HexNac6HexCer 20:0;O3/16:0，绿色通道为HexNac2Hex3Cer18:1; O2/16:0，蓝色通道为HexNacHex3Cer18:1;O2/16:0。4.3酸性鞘糖脂在肝脏肉芽肿的不同区域富集在负离子模式下检测酸性 GSLs，获取了 bs 感染样本中5种不同糖组成的32种 GSLs 的离子图像。检测到的酸性 GSLs 包括 NeuGcHex2、NeuAcHex2、NeuGc2Hex2 和 NeuGcHexNacHex2。AP SMALDI MSI 成像显示，酸性 GSLs 主要在肉芽肿内特异性积累，其中分别含 NeuGc 和 NeuAc 的酸性 GSLs 表现出差异（图3）。同时，中性 GSLs 在负离子模式下也被可视化。因此，负离子模式可用于交叉验证在正离子模式下获得的结果。此外，负离子模式还适用于硫酸化 GSLs 的检测，其围绕肉芽肿局部分布。由于硫酸化 GSLs 在组织局部积累，在完整组织分析中浓度可能太低，故其注释仅基于物质的精确质量数。因此，MALDI MSI 和 nano-HILIC MS/MS 的正交优势凸显出来，MALDI MSI 使得局部浓度高而整体浓度低的物质被检测到并且可视化呈现。图3. 酸性GSLs的AP-SMALDI成像图。图a中黄色箭头指示曼氏血吸虫虫卵，橙色圆圈表示肉芽肿。图b中红色表示的是NeuAcHex2Cer18:1;O2/ 16:0，绿色表示的是NeuGcHex2Cer18:1;O2/16:0，蓝色表示的是SHexCer 18：1;O2/16：0。4.4提升质谱成像空间分辨率至3μm为了在分子水平上区分肉芽肿内的其他组织学特征，作者采用了激光聚焦斑点更小的离子源装置，进一步提高了该方法的有效横向分辨率。图4比较了 15μm、10μm 和 3μm 空间分辨率采集的质谱图像。RGB 叠加图像显示红色为 HexCer 20:0;O3/16:0，绿色为肉芽肿标志物 HexNac2Hex3Cer 18:1;O2/16:0，蓝色为血吸虫卵表达的特征分子 PC 38:1。图4所示在 10μm 空间分辨率图像上可以看出 HexCer 20:0;O3/16:0 分布在血吸虫卵周围，15μm 图像则呈现效果稍差，而 3μm 的装置所获取的结果清晰度和分辨效果更好，可信度更高。因此也证明了该实验流程（首次采用 DHAP 基质）可以在细胞水平分辨率追踪 GSLs 的空间位置。图4. 横向分辨率的提升可定位曼氏血吸虫卵亚结构。05研究结论本研究中，作者优化了 AP-SMALDI MSI 和 nano-HILIC MS/MS 方法，揭示了与未感染曼氏血吸虫仓鼠肝脏相比，感染样品中 GSLs 的显著性差异及其整体和局部分布情况。高分辨 AP-SMALDI MSI 结果显示，上调的 GSLs 主要分布在肝脏的曼氏血吸虫卵周围的肉芽肿内。这表明 GSL 拓补结构与肉芽肿的形成有关，可能与免疫细胞的浸润和分化有关。确定的 GSL 种类是否仅仅是肉芽肿形成的标志物，以及它们是否与特定的细胞状态相关并用于细胞间通讯或细胞分化，将是未来纵向研究的问题。将 GSL 空间分布与特定的肉芽肿阶段联系起来对于揭示 GSL 的发育进展以及将 GSL 种类与确定的免疫细胞分化阶段联系起来至关重要。文献地址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c05846?fig=fig1&ref=pdf「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源科瑞恩特在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，均可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

2024年3月22日，由中华中医药学会主办的2023年度中医药十大学术进展发布会在京召开。中国药科大学李萍教授和李彬教授团队的研究成果“空间代谢组学技术助力中药复杂体系物质基础解析”入选2023年度中医药十大学术进展。该团队突破中药复杂化学成分空间分布成像技术瓶颈，系统构建了基于质谱成像的空间代谢组学新技术，高灵敏、高覆盖、高分辨解析中药复杂化学成分空间分布异质性及其体内外空间代谢规律。研究论文发表于Angewandte Chemie International Edition、Analytical Chemistry等。该进展促进了空间代谢组学技术的完善与发展，从空间维度精准揭示中药复杂物质组成与其代谢变化，为诠释中药科学内涵提供了全新视角。近年来，基于质谱成像的空间代谢组学技术备受国内外专家学者的关注和认可，热度持续攀升。科瑞恩特（北京）科技有限公司多年来致力于质谱成像技术的推广与应用，并积极投身中药研究，为国内多所知名科研院提供技术支持，合作完成的研究成果相继发表于Food Chemistry、Journal of Advanced Research、New Phytologist 等权威期刊。01 利用多组学和MALDI-MSI揭示三七“狮子头”形成及皂苷积累的调控机制2024年4月7日，中国中医科学院黄璐琦院士团队在 Journal of Advanced Research 发表了题目为“Unveiling the regulatory mechanisms of nodules development and quality formation in Panax notoginseng using multi-omics and MALDI-MSI” 的文章。该文基于多组学分析、MALDI-MSI 质谱成像技术、拟南芥侵染回补、转录调控验证实验揭示了三七“狮子头”形成及皂苷积累的调控机制。为探究“狮子头”与三七品质间的联系，对活血性成分三七皂苷及止血性成分三七素进行含量测定，显示皂苷含量与“狮子头”数目呈正相关，而三七素含量则与该性状无关。同时皂苷 AP-SMALDI-MSI 质谱成像显示，“狮子头”皮层组织高丰度积累人参皂苷 Rb1，暗示 “狮子头”的形成与皂苷积累具有相关性（图1F）。图1 与三七“狮子头”相关的活性成分组成研究基于发育解剖学、激素质谱成像、转录组测序、拟南芥侵染回补、转录调控验证等实验，解析三七“狮子头”的形成机制（图2）。图2 三七“狮子头”形成的调控机制模型02 基于LC-MS和MALDI-MSI的代谢组学方法揭示苦荞瘦果发育的时空代谢谱2024年3月，中国中医科学院中药研究所孙伟教授和黑龙江中医药大学马伟教授合作在 Food Chemistry 发表了题目为“LC-MS and MALDI-MSI-based metabolomic approaches provide insights into the spatial–temporal metabolite profiles of Tartary buckwheat achene development”的文章。该研究利用液质联用结合质谱成像技术构建了黑色和黄褐色苦荞瘦果三个重要发育阶段的时空代谢谱，并揭示了黄酮类成分在瘦果发育过程中的时空特异性分布情况，解析了类黄酮成分对苦荞瘦果胚发育和种壳颜色形成的潜在调控机制。该研究采用 AP-SMALDI-MSI 技术对发育中的苦荞瘦果切片中的主要黄酮类化合物进行原位信息定位分析。瘦果纵横切面图显示，鞑靼荞麦瘦果由果壳、种皮、胚乳和胚组成（图3A）。与 LC-MS 的结果一致，黄酮类化合物，包括槲皮素、山奈酚、芦丁和烟花苷等，随着瘦果的发育而积累（图3C）。相反，原花青素 A、原花青素 B 和黄烷醇（表）儿茶素的含量随着瘦果的成熟而减少（图3B），表明它们在保护未成熟瘦果方面可能发挥潜在作用，从而防止瘦果在完全成熟前过早消耗。将代谢组学与 AP-SMALDI-MSI 中黄酮类化合物强度的研究相结合发现黄酮类化合物的组织特异性分布取决于化学修饰的类型。图3 苦荞瘦果发育过程中主要黄酮类化合物相对时空分布MALDI MSI图本研究利用 AP-SMALDI-MSI 技术阐明了代谢物在鞑靼荞麦瘦果发育过程中的空间分布，黄酮醇作为鞑靼荞麦瘦果中的主要黄酮类化合物，根据化学修饰类型的不同，呈现出特定的空间分布，作者提出了鞑靼荞麦瘦果中主要黄酮类化合物与瘦果发育之间的调控关系（图4）。图4 黄酮类化合物在苦荞瘦果发育过程中参与调节胚发育和果壳颜色的模式图03 利用MALDI质谱成像技术揭示牡丹和芍药根的空间代谢组2021年4月，中国药科大学李萍教授、李彬教授在 New Phytologist 期刊上发表了题目为：“Unveiling spatial metabolome of Paeonia suffruticosa and Paeonia lactiflora roots using MALDI MS imaging” 的研究论文，本研究结合多基质和正负离子检测模式，对牡丹和芍药的根切片进行了高质量分辨率基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI MSI）和 AP-SMALDI 串联质谱（MS/MS）成像，系统地研究了单萜糖苷类和丹皮酚苷类、单宁类、黄酮类、糖类、脂类等多种代谢产物的空间分布。利用 Li DHB 基质的串联质谱成像技术来准确区分芍药苷和芍药内酯苷两种结构异构体的组织分布（图5）。此外，参与没食子单宁生物合成途径的主要中间产物在根部成功定位和显示。图5 AP-SMALDI MS/MS成像和LC-MS验证上述研究中空间代谢组结果均采用了德国 TransMIT AP-SMALDI 10 离子源，搭载 Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 超高分辨质谱仪，对不同药用植物中活性成分的空间分布进行了精准解析。科瑞恩特（北京）科技有限公司先后引进德国 TransMIT AP-SMALDI10、AP SMALDI5 AF 常压 MALDI 离子源和美国 Spectroglyph LLC. MALDI ESI Injector 系列离子源，所有离子源均可与赛默飞 Q ExactiveTM 或 Obitrap ExplorisTM 系列质谱仪搭载使用，实现高空间分辨率、高质量分辨率、高质量精度、高灵敏度质谱成像检测。AP-SMALDI 5AF Orbitrap 质谱成像系统TransMIT AP-SMALDI 5AF 高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统在 AP-SMALDI 10 的基础上完成了升级，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。T-MALDI-2 透射式超高分辨率质谱成像系统MALDI ESI Injector 离子源，MALDI 源采用新型双离子漏斗设计，兼容ESI、APCI等离子源，实现 MALDI ESI 成像和 LC-MS 检测，在生物样本中可实现组织成像与结构鉴定。通过配置 t-MALDI（1μm空间分辨率）、MALDI-2（激光诱导后电离）等技术并搭载赛默飞 Q ExactiveTM 或 Obitrap ExplorisTM 系列超高分辨率质谱检测仪。   参考文献：[1] Yu M, Ma C, Tai B, et al. Unveiling the regulatory mechanisms of nodules development and quality formation in Panax notoginseng using multi-omics and MALDI-MSI[J]. Journal of Advanced Research, 2024.[2] Liu T, Wang P, Chen Y, et al. LC–MS and MALDI–MSI-based metabolomic approaches provide insights into the spatial–temporal metabolite profiles of Tartary buckwheat achene development[J]. Food Chemistry, 2024, 449: 139183.[3] Li B, Ge J, Liu W, et al. Unveiling spatial metabolome of Paeonia suffruticosa and Paeonia lactiflora roots using MALDI MS imaging[J]. New Phytologist, 2021, 231(2): 892-902.[4] Tang W, Shi J J, Liu W, et al. MALDI Imaging Assisted Discovery of a Di‐O‐glycosyltransferase from Platycodon grandiflorum Root[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2023, 62(19): e202301309.[5] Sun S, Tang W, Li B. Authentication of single herbal powders enabled by microscopy-guided in situ auto-sampling combined with matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry[J]. Analytical Chemistry, 2023, 95(19): 7512-7518.[6] Sun R, Tang W, Li P, et al. Development of an Efficient On-Tissue Epoxidation Reaction Mediated by Urea Hydrogen Peroxide for MALDI MS/MS Imaging of Lipid C═ C Location Isomers[J]. Analytical Chemistry, 2023, 95(43): 16004-16012.— 关于科瑞恩特 —科瑞恩特（北京）科技有限公司成立于2012年，总部设立在北京市经济技术开发区，毗邻京东，京东方，Corning，GE，Bayer等世界五百强科技企业中国研发中心。科瑞恩特公司是一家基于前沿生物成像（质谱成像、动植物活体成像、细胞成像）、国产化高端设备研发的实验室仪器设备和服务供应商，服务于生命科学、疾病控制、生物安全、食药健康等领域。无论是科研实验室、临床研究中心，还是企业研发基地，我们都能够提供专业的实验室综合解决方案，协助客户实现科研产出和成果转化目标。— 科瑞恩特产品线 —德国TransMIT：AP SMALDI质谱成像离子源、基质喷涂仪（全国独家代理）Spectroglyph LLC.：MALDI ESI Injector离子源（USA）（全国独家代理）瑞孚迪Revvity：多模式读板仪、核酸提取仪、小动物活体光学成像、细胞计数仪、液闪计数器、均质器日本Yamato：灭菌器、烘箱、马弗炉、CO2培养箱、喷雾干燥仪、旋转蒸发仪等广纳慧川：智能试剂柜、智能标准品柜、智能防爆（火）柜、智能危化品柜等美的Midea：医用冷藏箱、冷藏冷冻箱、低温冷冻箱、-86℃超低温冰箱等莱普LabPre：LabPre超低温冷冻研磨仪，高通量组织研磨机、球磨机等（自研发）全思美特：VHP移动式空间灭菌器（自研发）— 科瑞恩特服务方案 —全思美测：AP SMALDI质谱成像检测服务全思美特：VHP过氧化氢空间灭菌服务

关键词：MALDI-MSI 基质辅助激光解吸/电离质谱成像技术，breast cancer 乳腺癌，Rho-associated protein kinase (ROCK)：Rho相关蛋白激酶(ROCK)，tumor 肿瘤，stroma 基质，tumor microenvironment 肿瘤微环境，extracellular matrix 细胞外基质，collagen 胶原蛋白肿瘤的发生涉及到基因修饰和癌细胞与其相邻的正常组织间质之间复杂的相互作用，在乳腺癌中，Rho 相关蛋白激酶 (ROCK) 的条件激活可以通过培养基质和增强细胞外基质的产生和重塑来促进肿瘤的生长和进展。2020年南澳大利亚大学肿瘤生物学研究中心 Sarah T. Boyle 和未来产业研究所 Manuela Klingler-Hoffmann 研究团队联合在 Journal of Proteome Research 上发表了一篇名为“Uncovering Tumor−Stroma Inter-relationships Using MALDI Mass Spectrometry Imaging”的文章，本文利用乳腺癌小鼠模型进行这种相互作用的研究。作者使用多肽基质辅助激光解吸/电离质谱成像 (MALDI-MSI) 来量化肿瘤及其基质在常规空间背景下发生的蛋白质组学变化。通过液相色谱串联质谱法进行多肽鉴定，通过定量免疫荧光法检测进行肿瘤样品中蛋白表达的验证。本研究最终证明 MALDI-MSI 检测能够定量评估肿瘤-基质之间的相互关系，可以利用复杂的小鼠肿瘤模型来鉴定人类癌症患者潜在的预后因素。01PyMT小鼠乳腺癌模型中ROCK激活产生促肿瘤基质在转基因 PyMT 乳腺癌小鼠中，作者通过特异性抗体分别观察到了 ROCK 下游通路底物蛋白调节轻链2磷酸化（Mlc2，Ser19磷酸化）和肌球蛋白磷酸酶靶向亚基1磷酸化(Mypt1, Thr696磷酸化），证明 ROCK 的激活。与 KD-PyMT 相比，ROCK-PyMT 中两种底物磷酸化的信号强度均增加(图1a)。分别用抗 e-cadherin 抗体和 DAPI 标记上皮细胞和细胞核，发现肿瘤上皮细胞内 ROCK 的激活可促进肿瘤的生长，而 ROCK 激活的肿瘤也会促进肿瘤如图中胶原纤维 SHG 成像显示的细胞外基质(图1b)，表明 ROCK-PyMT 肿瘤中总胶原蛋白增强，免疫荧光检测发现基质纤维连接蛋白、骨膜蛋白和肌腱蛋白C均增强（图1c）。综上所述，图1结果表明，乳腺癌中 ROCK 的激活会使其底物磷酸化，同时会促进细胞外基质胶原蛋白、纤维连接蛋白、骨膜蛋白和肌腱蛋白C的表达，这将导致组织硬度的增加，该结果与之前在皮肤癌中的研究结果相一致。图1：在PyMT小鼠乳腺癌模型中，ROCK的激活会产生促肿瘤基质02MALDI-MSI技术检测乳腺癌中ROCK激活后多肽的上调为了对比 ROCK-PyMT 和 KD-PyMT 乳腺癌模型中相关蛋白的空间分布差异，作者进行了胰蛋白酶解肽段的 MALDI-MSI 检测。图2显示了采用 MALDI MSI 检测 KD-PyMT (红色轮廓)和 ROCK-PyMT 肿瘤模型(绿色轮廓)四个代表性离子强度图像，通过平均离子响应强度谱图对比，以及上述离子的 ROC 曲线分析显示，与 KD-PyMT 相比，ROCK-PyMT 肿瘤中这些蛋白的表达明显上调 (AUC值为0.716~0.858)。进一步采用 LC-MS/MS 鉴定上述离子分别为 m/z 为1296.785（胶原蛋白α-1(I)链）、1171.624（肌动蛋白）、1055.523（Rab14）和1143.683（tubulinβ-4链）。图2：MALDI-MSI 检测 ROCK 激活乳腺癌中多肽的上调情况03MALDI-MSI检测ROCK调控的ECM，基质介质及其迁徙作者在 ROCK 激活的乳腺癌中发现了丰富的 I 型胶原蛋白(Col1a1)α 链 (图2a, S2a)。这与前期的观察结果一致，即在乳腺癌细胞中激活 ROCK 会产生促肿瘤的 ECM(图1b,c)。同时用定量免疫荧光法证实了在 PyMT 肿瘤样本中成熟胶原蛋白 I 的表达(图3a)。本文研究发现 ROCK 激活的乳腺肿瘤较 KD 具有较高的肌动蛋白(图2b, S2b)。通过定量免疫荧光进一步检查，发现 ROCK-PyMT 肿瘤中 α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)明显高于 KD 组(图3b)，在基质区域中，α-SMA+细胞中 Pdgfrβ 呈阳性，而 Pdgfrβ 是成纤维细胞的标志物，α-SMA 是促肿瘤 CAFs 的标记物，这与前期结果相一致；ROCK-PyMT 肿瘤中 α-SMA 阳性细胞与 Pdgfrβ 阳性细胞的比例明显高于 KD-PyMT 肿瘤(图3c)。胶原蛋白 I 在 ROCK 激活的肿瘤中丰富存在(图3a)，而在基质区主要与 α-SMA 阳性的成纤维样细胞共存(图3d)，表明这些成纤维细胞可能导致胶原蛋白 I 的产生。在 ROCK 激活肿瘤的上皮区域 α-SMA 阳性显著增加(图3e)，前期已证明 ROCK 的激活可以诱导上皮-间充质转化 (EMT)，而 α-SMA 是 EMT 的标志物，这表明 ROCK 激活的 PyMT 肿瘤中存在更多 EMT 的癌细胞。与 KD-PyMT 相比，ROCK- PyMT 肿瘤中 Rab14 也上调(图2c, S2c)。利用定量免疫荧光技术检测发现，ROCK-PyMT 肿瘤中 Rab14 的表达明显高于 KD-PyMT 肿瘤(图3f)。囊泡和核内体是沿着微管网络运输的，而 Rab14 核内体已被证明与微管相关。文中 MALDI-MSI 检测显示细胞骨架微管蛋白 tubulin-β4 增加(图2d, S2d)。而 tubulin-β4 是一个潜在的治疗敏感细胞的肿瘤靶点。利用定量免疫荧光法验证 tubulin-β4 的表达发现，其在 ROCK-PyMT 肿瘤中的表达明显高于 KD-PyMT 肿瘤(图3g)。作者结合在 Rab14 上的发现，推测癌细胞中的 ROCK 激活增强了 EMT，增加了 Rab14 核内体沿着微管系统的运输，导致转运酶将 ECM 改造成促进肿瘤形成的形式。结果表明，可以通过多肽的 MALDI-MSI 检测来识别蛋白在 ROCK-PyMT 和 KD-PyMT 乳腺肿瘤中表达的差异。图3：免疫荧光可视化检测ROCK调控的ECM、基质介质及其运输04MALDI-MSI检测鉴别差异调节肽的预后及其作用机制作者研究发现胶原蛋白 I 和平滑肌肌动蛋白均在 ROCK 激活时上调。高胶原蛋白 I 和 SMA 均被证明是乳腺癌和其他癌症不良预后的因素，本文对来自 TCGA 和 METABRIC 两个人类基因组数据库的数据进行了分析，结果表明胶原蛋白I的表达与更多浸润性相关(图4a)。 Kaplan-Meier Plotter 分析显示，COL1A1 或 ACTA2 (α-SMA) 的高表达与雌激素受体阴性乳腺癌患者的低生存率相关(图4b)。 TCGA/METABRIC 数据库与 Kaplan-Meier Plotter 数据分析的 COL1A2 在人类乳腺癌进展和生存中的表达结果相似 (图S3)，表明可以通过 MALDI-MSI 检测相关小鼠模型来确定人类癌症进展的潜在预后因素。为了证明 MALDI-MSI 检测有利于后续的机制分析，同时考虑到已经发现胶原蛋白 I 和 α-SMA 水平的增加和在整个组织水平上的共定位(图3a,b,d)，作者进一步研究了癌细胞中的 ROCK 活性如何通过旁分泌信号将 CAFs 诱导为促肿瘤的形式，与将从 PyMT 肿瘤中提取的原代成纤维细胞在 KD-PyMT 细胞培养基中的结果相比，在 ROCK-PyMT 细胞培养基中的前胶原蛋白 I 和 α-SMA 均显著增加 (图4c)。这表明 ROCK 激活细胞的条件培养基会使成纤维细胞呈现出促肿瘤形式并开始胶原蛋白的生物合成。图4：MALDI-MSI检测鉴定差异调节肽的预后及其作用机制05研究结论本文利用 MALDI-MSI 检测和 LC -MS /MS 检测相结合的方法鉴定了双基因乳腺癌 ROCK 激活小鼠模型中的差异调节蛋白，MALDI-MSI 检测技术首次被用于研究肿瘤-基质相互作用的机制。在乳腺癌细胞中鉴定并验证了四个在 ROCK 激活时上调的关键蛋白，即胶原蛋白 I 、α-SMA，Rab14 和 tubulin-β4，这些 ROCK 下游蛋白的上调表明，癌细胞中的 ROCK 能够通过将成纤维细胞重编程为促肿瘤的 CAF 形式来间接改变其环境，从而重塑 ECM 和诱导癌细胞中的 EMT，利用微管网络运输核内体中的重塑酶来直接重塑 ECM。本文也进一步强调了 MALDI-MSI 检测技术在人类癌症进展中确定预后遗传因素方面的应用潜力。文献地址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jproteome.0c00511?fig=fig4&ref=pdf「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

FAQ: 关于MALDI质谱成像Q1:什么是MALDI质谱成像？质谱成像（Mass Spectrometry Imaging, MSI）是以质谱技术为基础的成像方法，该方法通过离子源（MALDI/DESI/SIMS）直接扫描生物样品成像，可以在同一张组织切片同时分析数百种甚至数千种分子的空间分布特征。MSI是一种结合质谱分析和影像可视化的分子成像技术，不需要任何特异性标记，一般针对生物组织样品可进行多点检测、多维数据获取，可同时实现不同分子或多种分子的高灵敏度检测，并能够直接提供目标化合物的空间分布和分子结构信息。MSI能够检测脂质、糖类、多肽、药物、蛋白质、代谢产物以及大量的外源性物质在生物体内的分布特征及其含量变化，提供生物体不同生理及病理过程中分子的变化。因此，在药学、基础生命科学、植物学、动物学、临床医学等领域具有重大的应用前景。Q2:目前市面上有哪些成像离子化方式，有哪些区别？目前市面上有三大主流质谱成像离子化方式：基质辅助激光解吸电离（MALDI）电喷雾电离（DESI）二次离子质谱（SIMS）空间分辨率的不同：MALDI：μm级，最高可达1μmDESI：μm级，通常可达50μmSIMS：nm级样品前处理的不同：MALDI需要基质辅助（不同基质可辅助离子化不同类型的化合物，呈现最佳检测效果），DESI不需要基质。科瑞恩特目前所推广的离子源为MALDI源，型号包括AP-SMALDI 10、AP-SMALDI 5 AF（TransMIT GmbH）、MALDI ESI Injector、MALDI-2、t-MALDI-2（Spectroglyph LLC.）等。Q3:质谱成像与其他成像技术的关系？质谱成像 (MSI) 可以用于病理学离体组织、新鲜动植物组织、单细胞、微生物等的研究。与磁共振成像 (MRI) 或正电子发射断层摄影 (PET) 扫描技术实现体内诊断及免疫组化 (IHC) 等不同，MSI常作为优势补充技术，对生物分子的代谢分布加以确认，无需标记即可实现分子可视化。它们之间不能够相互替代，是相辅相成的关系。目前，文献所报道的比较系统的做法是把LC-MS和MSI检测结合起来，利用LC-MS的定性能力和MSI的空间分辨能力，实现化合物的精准定性和定位。Q4:待测样品优先做质谱成像还是其他实验？优先做质谱成像检测，再去做H&E染色、IHC、免疫荧光染色等。不过，由于 MALDI 质谱成像分析会损坏样品表面，为避免同一切片上的检测信号强度受到一定程度的影响，也可选用连续（相邻）组织切片分别应用于MSI和其他检测。Q5:喷涂过基质的样品还能做其他实验吗？可以，在做其他实验之前，用甲醇:水（5:5或者7:3）洗涤去除样品表面的基质即可。Q6:质谱成像的整体优势是什么？1、相较于LC-MS，质谱成像可以得到原位信息，所见即所得；2、能够有效检测微量样本和小体积样品，如类器官，3D细胞球等；3、样品制备流程简单，组织冷冻切片后，喷涂辅助基质到组织切片表面，对组织表面的分析物进行微萃取；4、高通量、无标记的分子成像技术，能够同时检测成百上千种分子，包括分子量、空间位置和空间相对离子丰度等信息；5、MSI分析后，组织切片仍保持完整，可以采用常规手段，直接进行分子分析；6、不需要样品匀浆提取，直接用组织切片分析，避免了微量物质在提取过程中的损失，减少了目标物质的破坏；7、获取分子结构的高灵敏度质谱，鉴别未知，高分辨与多级质谱能够获得未知分子的结构信息。Q7:质谱成像的工作流程？样本采集、样品包埋与冷冻切片制备、光学显微图像采集、基质喷涂、MSI检测、数据分析。FAQ: MALDI质谱成像技术应用Q8:MALDI质谱成像能测哪种类型的样本？动物组织样本（如小鼠的心脏、肝脏、肾脏、肺部、皮肤）、植物组织样本（如植物的根、茎、叶）、人的病理组织、单细胞、血液、尿液、毛发、微生物等。Q9:MALDI质谱成像适用于哪些领域？医学、病理学、生物学研究领域；药学、毒理学研究领域；中药、药用植物相关领域；农业、食品安全及营养领域；环境、文物检测等。Q10:MALDI质谱成像能检测哪些目标分子？药物、脂质（PC、PE等）、糖类、多酚（黄酮、异黄酮、酚酸、单宁等）、萜类、生物碱、氨基酸（植物）、多肽、蛋白（需原位酶解）、神经递质（需神经递质衍生化试剂）……Q11:血液和尿液样本可以检测吗？可以，将血液或尿液样本与基质混合到一起，点涂到玻片上室温晾干，然后上机检测。Q12:用MALDI质谱成像做定量可行吗？可行，可先配制不同浓度梯度的标准品溶液，并在空白对照切片（control section）上手动点涂，待标准品液斑干燥后，在样品表面喷涂（手动或喷涂仪自动喷涂）基质；MSI扫描切片后得到标品的信号强度，建立标准曲线，最后按照标准曲线计算出样品中对应成分的浓度。Q13:利用MALDI质谱成像可以呈现不同处理组的组间差异吗？比如说对照组、模型组、给药组。可以，质谱成像获取的不同m/z对应的图像上颜色深浅/亮暗可直观展示不同处理组的组间差异。也可以获取不同成分的信号强度，分析相对含量的差异。Q14:单细胞成像现状如何？根据文献报道单细胞成像在医学领域如病理学分析具有广泛的应用前景；基本流程：在载玻片上培养细胞，获取单细胞层，喷涂基质，MSI检测，数据分析；细胞大小：真核细胞直径平均3-30μm；动物组织细胞、植物组织细胞、人卵细胞0.1mm，鸵鸟卵细胞5cm；科瑞恩特公司目前代理两款MALDI离子源均有单细胞检测的文献报道，空间分辨率可实现1μm，更适用于单细胞分析。Q15:目前公司离子源在售型号有哪些？AP-SMALDI 10：空间分辨率达~5μm。AP-SMALDI 5AF：空间分辨率达~3μm；新增全像素检测模式提升了灵敏度（10倍以上），3D成像检测模式实现表面凹凸不平样本的检测。MALDI/ESI Injector：通过双离子漏斗结构设计，可快速进行离子源切换。MALDI-2 Injector：通过双离子漏斗结构设计，可快速进行离子源切换；MALDI-2激光诱导后电离技术，提高检测灵敏度。t-MALDI-2：空间分辨率~1μm，通过双离子漏斗结构设计，可快速进行离子源切换；MALDI-2激光诱导后电离技术，提高检测灵敏度；采用Transmission透射模式，提高空间分辨率。Q16:质谱成像检测结果能精确到纳米级别吗?目前主流的质谱成像离子源有MALDI、DESI和SIMS，其中SIMS可达纳米级。MALDI和DESI质谱成像检测目前尚处于微米级空间分辨率水平，而MALDI MSI检测空间分辨率更高，能够实现单细胞水平检测。目前而言，商品化高空间分辨率设备如德国TransMIT的AP-SMALDI 5AF、美国Spectroglyph LLC.公司的T-MALDI-2空间分辨率最高可分别达3μm和1μm，都是很不错的选择。有研究人员使用t-MALDI-2进行了600nm空间分辨率的检测，我们期待MALDI MSI检测能够有进一步的突破，实现纳米水平的检测。参考文献：[1] Li Z, Sun C, Jia K, et al. Biofluid Metabolic Profiling for Lung Cancer Screening via Reactive Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry[J]. Analytical Chemistry, 2023, 95(32): 12062-12070.[2] Ma X, Fernández F M. Advances in mass spectrometry imaging for spatial cancer metabolomics[J]. Mass Spectrometry Reviews, 2022: e21804.[3] Zhu X, Xu T, Peng C, et al. Advances in MALDI mass spectrometry imaging single cell and tissues[J]. Frontiers in Chemistry, 2022, 9: 782432.[4] Kuzma B A, Pence I J, Greenfield D A, et al. Visualizing and quantifying antimicrobial drug distribution in tissue[J]. Advanced drug delivery reviews, 2021, 177: 113942.[5] Prideaux B, Lenaerts A, Dartois V. Imaging and spatially resolved quantification of drug distribution in tissues by mass spectrometry[J]. Current Opinion in Chemical Biology, 2018, 44: 93-100.

关键词：MALDI-MSI 质谱成像，Mass spectrometry 质谱法，Peptides and proteins 肽和蛋白质，Plants 植物，Protein identification 蛋白质鉴定基质辅助激光解吸电离质谱法（MALDI MS）是一种用于研究蛋白质分布的通用分析方法，已广泛用于动物（包括人类）的蛋白质组学研究，但在植物上的应用还较少。目前，只有低质量分辨率的 MALDI MS 成像技术被用于研究植物中的蛋白质，且研究的蛋白质分子量相对较小。因此，本研究以高蛋白质含量的鹰嘴豆以及含有毒性蛋白（相思子毒素）的相思子为研究对象，旨在通过 MALDI MS 成像技术对鹰嘴豆和相思子中的蛋白质进行空间定位及鉴定，以期开发一种在植物样品中实现蛋白质的空间定位及鉴定的方法，为植物蛋白质的研究提供了新思路。01 摘要 2023年9月，德国拜罗伊特大学 Andreas Römpp 团队在 Analytical chemistry 发表了题目为“MALDI MS Imaging of Chickpea Seeds(Cicer arietinum) and Crab´s Eye Vine (Abrus precatorius) after Tryptic Digestion Allows Spatially Resolved Identification of Plant Proteins”的文章，该研究利用 AP-SMALDI MS 成像技术对经胰蛋白酶处理后的鹰嘴豆和相思子中的蛋白质进行空间定位及鉴定。研究人员开发了一种新的样品制备方法，并建立了一套完整的实验流程，包括样品处理、胰蛋白酶处理、质谱成像和数据分析，通过该方法，研究人员成功地在鹰嘴豆和相思子中定位和鉴定了多个蛋白质，为进一步研究植物蛋白质功能和代谢奠定了重要基础。02 实验设计 本研究的研究思路是通过 MALDI MS 成像技术对鹰嘴豆和相思子经胰蛋白酶处理后的蛋白质进行空间定位及鉴定，并对样品前处理方法进行了考察和优化，具体包括以下两个步骤：(1) 样品制备方法优化对不同溶剂的浸泡效果、不同的样品清洗方案以及样品包埋剂和包埋方式进行考察，以保证检测时样品的完整性。(2)MALDI质谱成像方法开发对 MALDI 基质以及检测条件进行优化，以获得最佳检测信号。2.1样品制备工作流程的开发该研究以鹰嘴豆作为富含蛋白质的植物器官模型，介绍了用于胰蛋白酶肽的 MALDI 质谱成像的植物样品的制备方法。由于植物组织与哺乳动物组织的成分差异较大，植物种子在切片之前通常需要进行浸泡处理，文中对水、乙醇和含水乙二醇的浸泡效果进行了比较，结果发现，用水浸泡时，种子膨胀不均匀，切片时裂缝的形成会增加；当用50%乙醇进行浸泡时，样品切片会更完整，但在后续过程中，样品很容易变干和从载玻片上剥落；当用含水乙二醇进行浸泡时，样品切片更完整，在后续的过程中也更稳定，研究人员又对不同含水量的乙二醇进行了比较，发现用25-30%的乙二醇浸泡样品，得到的切片最完整和稳定。几种浸泡介质的显微镜图像如图S1所示。接下来，该研究又对浸泡时间以及包埋剂和包埋方式进行了比较，结果发现无论何种浸泡介质，完全浸泡所需的时间都在1周左右，浸泡时间较短样品会有干心，浸泡时间较长（4周）不利于样品切片。此外，5%明胶比 CMC 更适于作为包埋介质，包埋时将胚根朝底放入包埋盒中，切片时，将种子朝向切割刀片的方向，使胚根远离刀片，可以防止胚根丢失，并获得稳定、完整的鹰嘴豆切片。该研究还对乙二醇浓度和切片厚度的相关性进行了研究，可以制备薄片（25µm）。详情见图S2。图S1. 不同浸泡介质的代表性显微镜图像（各7天）。A：浸泡在纯去离子水中。B：用50%的乙醇浸泡。C：浸泡在30%的乙二醇中。图S2. 不同切片厚度和乙二醇浓度的显微图像矩阵。所有的图像在透射光模式下和 X20 的放大倍数下拍摄。由于生物组织的复杂性，为了降低抑制作用，有效固定切片，通常采用洗涤的方式去除脂质、盐类和糖类。因此，选择合适的洗涤方案对于在有效去除干扰物质和最小化分析物离域之间实现可接受的权衡至关重要。该研究对两种方案进行了比较，方案1：使用70%冷藏异丙醇清洗两次，每次30秒，然后使用95%冷藏异丙醇清洗15秒；方案2：使用70%和100%冷藏乙醇分别清洗30秒，并在 pH4.5 的碳酸氢铵缓冲液中浸泡5次。结果表明，第二种方案会导致一些蛋白质从切片上被洗掉，而无法检测到相应的胰蛋白酶消化产物，因此选择方案1。由于植物组织通常倾向于吸收液体，因此很难将胰蛋白酶消化限制在样品表面。为了防止胰蛋白酶被样品吸收，需要在应用胰蛋白酶之前，进行短时间的纯水喷雾，以使植物组织饱和，从而有效降低胰蛋白酶吸收。在经纯水喷雾处理之后，立即向切片表面喷涂胰蛋白酶，然后将切片于40℃的恒温恒湿箱中放置过夜。将样品从恒温箱中移出后，需使用低 pH 值的 MALDI 基质停止胰蛋白酶的反应，该研究对比了 DHB 和 CHCA 两种基质的喷涂效果，发现使用 DHB 能够获得更高的鹰嘴豆胰蛋白酶消化产物信号，因此，选择 DHB 作为进一步测量的基质。纯水喷雾、胰蛋白酶喷雾及 DHB 喷涂参数详情见表S2。表S2. 使用 HTX M5 喷雾器在鹰嘴豆切片上自动喷洒纯水、胰蛋白酶和 MALDI 基质 DHB 的参数。图1. 植物蛋白 MALDI 质谱成像的样品制备工作流程。样品浸泡和水喷雾是标准样品制备方案中新引入的步骤。恒温箱和物体温度（40℃）。2.2质谱成像技术鉴定鹰嘴豆中的蛋白质鹰嘴豆中蛋白质的胰蛋白酶肽的分布情况各不相同。在图2B中，作者用红色表示 α-1 ,4葡聚糖磷酸化酶的胰蛋白酶肽 EFVR（钾离子加合物），EFVR 均匀地分布在鹰嘴豆种子中，包括种皮部分。同时，在图2C中，作者给出了单个 65μm 像素的质谱图，展示了 EFVR 在高质量分辨率（R(FWHM)= 146,706）和高质量精度（质量偏差−1.02ppm）下的信号。在图2B中，作者用绿色表示40S核糖体蛋白S4的胰蛋白酶肽 VGVIKNR（钠离子加合物），其单像素质谱如图2D所示。VGVIKNR 在子叶内呈典型的环形分布，这可能是由于子叶内的维管束或褶皱所导致。在图2E中，70kDa 热休克蛋白8的胰蛋白酶肽 SHGVK（钾离子加合物）的信号用红色表示，其主要集中在胚叶周围，子叶内的强度较低。此外，60S核糖体蛋白 L26-2 的胰蛋白酶肽 KKWVIHIER（铵根离子加合物）在图2E中用绿色表示，其仅位于子叶内。图2. 鹰嘴豆中不同分布的胰蛋白酶肽的离子图像和质谱数据。A：具有指定解剖特征的鹰嘴豆切片的光学图像。B：m/z 588.25426（红色），对应A0A1S2XHJ1蛋白的胰蛋白酶肽EFVR（钾离子加合物），m/z 807.48112（绿色），对应A0A1S2YYM1蛋白的胰蛋白酶肽VGVIKNR（钠离子加合物）。C：m/z 588.25426的单像素质谱图，质量分辨率为R、质量偏差和间隔宽度（红色）。D：m/z 807.48112的单像素质谱图，质量分辨率为R、质量偏差和间隔宽度（绿色）。E：m/z 565.24946（红色），对应A0A1S2YX55蛋白的胰蛋白酶肽（钾离子加合物），m/z 1225.7525（绿色），对应A0A1S2XNP5蛋白的胰蛋白酶肽SHGVK（铵根离子加合物）。F：m/z 565.24946的单像素质谱图，质量分辨率为R、质量偏差和间隔宽度（红色）。G：m/z 1225.7525的单像素质谱图，质量分辨率为R、质量偏差和间隔宽度（绿色）。单通道质谱成像图像如图S15所示。到目前为止，在质谱成像中没有普遍认可的蛋白质鉴定程序，该研究提出每个蛋白质至少要有两个检测肽的数量，并且具有一致的“优势”空间分布，且至少有一个肽是数据集独有的。因此，该研究又给出了三个鹰嘴豆种子中具有代表性的蛋白质对应的胰蛋白酶肽的质谱图像。在图2B（红色）中的胰蛋白酶 EFVR（K离子加合物）旁边，发现了另外四个在整个切片上分布一致的 α-1 ,4葡聚糖磷酸化酶的胰蛋白酶肽，其分布如图3A所示。在图2B（绿色）中的胰蛋白酶 VGVIKNR（钠离子加合物）旁边，还检测到40S核糖体蛋白S4的两个胰蛋白酶肽，其分布如图3B所示。此外，在子叶中还检测到了另一种与 KKWVIHIER 分布一致的60S核糖体蛋白 L26-2 的胰蛋白酶肽，详情见图3C。图3. 三种鹰嘴豆蛋白的胰蛋白酶肽的质谱成像图。A：A0A1S2XHJ1蛋白的胰蛋白肽的质谱成像图。B：A0A1S2YYM1蛋白的胰蛋白肽的质谱成像图。C：A0A1S2XNP5蛋白的胰蛋白肽的质谱成像图。除了检测到上述的蛋白质外，该研究还从鹰嘴豆中鉴定出16种蛋白质，其中，7种蛋白质在整个剖面上均有分布(图S10)，8种蛋白质分布在子叶和胚根中，1种蛋白质仅在子叶分布(图S11)。同时还检测到大量（189个）与其他鹰嘴豆蛋白对应的附加肽，但这些蛋白质均不满足文中提出的要求（每个蛋白质要检测到两个相匹配的肽）。当使用不严格的标准鉴定蛋白质时，鉴定到的蛋白质数量会大幅增加，但假阳性率会升高。因此文中提出的方法大幅降低了质谱成像中植物蛋白鉴定的假阳性率。图S10. 鉴定出遍布整个切片的蛋白质（除了图3A中所示的蛋白A0A1S2XHJ1）图S11. 鉴定出分布在子叶和胚根上的蛋白质（除了图3B中所示的蛋白A0A1S2YYM1）为了考察工作流程的可重复性，该研究对同一鹰嘴豆种子的不同切割平面上的另一个切片进行重复检测，结果与图3一致，详情见图S14。另外又在几乎相同的条件下进行了两次检测。图S15−S18中显示了图2中所示的胰蛋白酶肽的单通道离子图像。结果表明，利用该工作流程，可以根据胰蛋白酶肽对植物样品中的蛋白质进行鉴定和定位，且该方法的空间分辨率更高（~65μm），质量分辨率和质量精度也更高。图S14. 鹰嘴豆种子的重复检测图。A：鹰嘴豆切片的光学图像。B：A0A1S2XHJ1蛋白的胰蛋白肽的质谱图像。C：A0A1S2YYM1蛋白的胰蛋白肽的质谱图像。D：A0A1S2XNP5蛋白的胰蛋白肽的质谱图像。图S15. 鹰嘴豆切片上具有不同分布的胰蛋白酶肽的单通道质谱图像。A：鹰嘴豆切片的光学图像。B：m/z 588.25426的质谱图像，对应物质为A0A1S2XHJ1蛋白的胰蛋白酶肽EFVR（钾离子加合物）。C：m/z 565.24946的质谱图像，对应物质为A0A1S2YX55蛋白的胰蛋白酶肽SHGVK（钾离子加合物）。D：m/z 1225.75283的质谱图像，对应物质为A0A1S2XNP5蛋白的胰蛋白酶肽（铵根离子加合物）。E：m/z 807.48112的质谱图像，对应物质为A0A1S2YYM1蛋白的胰蛋白酶肽VGVIKNR（钠离子加合物）图S16. 图S14中重复测量的胰豆酶肽的单通道MS图像。图中各部分的描述与图S15一致。图S17. 在鹰嘴豆切片上进行不同分布的胰蛋白酶肽检测的单通道质谱图像。与其他测量只有技术差异：样品在-80℃放置过夜。图中各部分的描述与图S15一致。图S18. 在鹰嘴豆切片上进行不同分布的胰蛋白酶肽检测的单通道质谱图像。与其他测量只有技术差异：样品在-80℃放置过夜，像素为 100μm 。图中各部分的描述与图S15一致。2.3相思子中相思子毒素的质谱成像相思子毒素是存在于相思子中的四种有毒高质量（~60kDa）蛋白质异构体的总称（abrin-a、abrin-b、abrin-c、和abrin-d），其中 abrin-a 具有极强的细胞毒性。该研究用同样的样品制备方式制备了相思子切片，并对 abrin-a 在相思子中的分布进行了研究。该研究采用与鹰嘴豆相同的样品前处理方式制作相思子切片，然后进行 MALDI 质谱成像，结果如图4所示。在相思子切片上可以检测到 abrin-a 独有的两种胰蛋白酶肽，分别为 IIMWKCKDR（m/z 1230.58886）的钾离子加合物，标准误差为 0.82ppm，以及 FSTEGATSQSYK（m/z 1327.57772）的钠离子加合物，标准误差为 1.35ppm，且这两种胰蛋白酶肽均匀地分布在相思子中，包括胚芽和种皮。图4. abrin-a的质谱成像。A：胰蛋白酶处理前切片的光学图像。B：胰蛋白酶肽IIMWKCKDR（m/z 1230.58886）的钾离子加合物离子图像。C：包含质谱质量分辨率和质量偏差的m/z 1230.58886 的单像素质谱图。D：胰蛋白酶肽FSTEGATSQSYK（m/z 1327.57772）的钠离子加合物离子图像。E：包含质谱质量分辨率和质量偏差的m/z 1327.57772 的单像素质谱图。03 总结 该研究利用 MALDI 质谱成像技术对鹰嘴豆和相思子用胰蛋白酶处理后的的蛋白质进行空间定位及鉴定，并采用严格的鉴定标准对鹰嘴豆中的16种蛋白质进行了可视化和鉴定，成功地确定了多个蛋白质的分布模式，并通过 MALDI-MS/MS 实验证实了这些结果。开发了一种新的样品制备方法，并建立了一套完整的实验流程，包括样品处理、胰蛋白酶消化、质谱成像和数据分析。与传统方法相比，这些方法可以有效地去除干扰物质，并最小化蛋白质的迁移和丢失，且经胰蛋白酶处理后再进行 MALDI 质谱成像，不受较大蛋白质分析的限制，这为植物蛋白质研究提供了一种新的途径，为进一步研究植物蛋白质功能和代谢提供了重要的基础。该研究也为农业和食品科学领域提供了一种快速、准确、高通量鉴定和研究植物种子中蛋白质的方法，有助于改良和优化农作物的品质和产量。此外，该研究还为药物研发和生物医学领域研究蛋白质在疾病治疗和药物传递中的作用提供了新思路。文献地址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c02428「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

关键词：MALDI-MSI 质谱成像、host–microbe interactions 宿主-微生物相互作用, spatial metabolomics 空间代谢组学，fluorescence in situ hybridization 荧光原位杂交，microbial mutualism 微生物共生基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI-MSI）是一种无标记分子成像技术，可以直接同步绘制生物组织切片中数百种不同代谢物的二维离子密度图。然而，在宿主-微生物相互作用中，定位微生物并将代谢物分配给宿主与微生物仍然具有挑战性。因此，研究人员开发了在同一切片上将 MALDI-MSI 与荧光原位杂交 (FISH：Fuorescence In Situ Hybridization) 相结合，以识别和定位微生物细胞的一种成像方法。01 背景介绍 在宿主-微生物界面精确定位单个代谢物是解决微生物互利共生和发病机制中代谢相互作用的关键挑战。结合代谢物的空间分布和组织内宿主、微生物的单个细胞类型，可以进一步理解宿主-微生物相互作用中的通信、防御和营养交换情况。虽然，空间蛋白质组学和转录组学使得在真核宿主中定位蛋白质和基因变得更容易，但一直缺乏研究复杂组织中微生物的代谢及位点特异性表型的可靠方法。因此，需要一种准确连接代谢物与其产生细胞的方法来揭示复杂组织中代谢异质性的来源，从而表征其代谢表型。一直以来，研究人员通常使用色谱方法，结合质谱（MS）或核磁共振波谱分析，通过非靶向代谢组学检测组织中代谢物。然而，在不使用显微切割技术的前提下，会导致组织、细胞相关空间位置信息及其原位特定代谢指纹信息的缺失。质谱成像（MSI）技术能够绘制单个组织切片中数百种不同代谢物的高分辨率空间分布图。MALDI-MSI 可以分析完整的生物分子，包括聚糖和多数代谢物（如糖、脂质等）。商业硬件可实现约 5µm 高空间分辨率（像素大小）（表1）检测，这使得 MALDI-MSI 能够成功区分单个真核细胞。截止目前，德国吉森大学 Bernhard Spengler 教授团队研发的 AP-SMALDI 和 Spectroglyph LLC.公司的 t-MALDI-2 离子源均可实现＜5µm 分辨率的 MALDI-MSI 检测。通常 5–10µm 的分辨率足以区分定植和未定植的真核细胞，但无法单独分辨多数细菌细胞 (~1µm)。由于缺乏物种和菌株特异性的代谢物生物标志物，即使在最高的空间分辨率下， MALDI-MSI 检测也不足以可靠地将细胞的代谢指纹分配给相应的微生物类群。因此，了解待测细胞的分类特性，并在细胞分辨率尺度绘制出代谢物的空间位置至关重要。然而，单个细胞的鉴定工作可通过使用抗体标记、荧光蛋白标记和荧光原位杂交（FISH）等方法来实现。其中 FISH 能够通过使用特定的荧光探针标记任何选定的的 DNA 或 RNA 序列。本文研究人员结合荧光显微镜的高分辨率、FISH 探针的特异性和高分辨率 MALDI-MSI 开发了 metaFISH 方法，将代谢指纹与微生物群落的单个细胞联系起来。文章详细介绍了 metaFISH 的工作流程，在单细胞尺度进行核酸探针成像并将代谢物的空间分布分配给微生物组，描述了组织制备、基质喷涂、MSI 数据采集，使用核酸探针的组织杂交、荧光显微图像采集、数据整合到相关图像数据集分析等步骤。MetaFISH 的工作流程适用于环境微生物学家及临床科学家等科研工作者，此流程需要约2个工作日。表 1：metaFISH测试的高分辨率MSI设备示例及其相关参数02 metaFISH 工作流程概述 基于 MALDI-MSI 和 FISH 技术可视化微生物及其代谢物空间分布的整个工作流程共分为7步：01 取样及组织包埋02 冰冻切片03 基质喷涂04 质谱成像数据采集05 MSI检测后样本固定及荧光原位杂交06 荧光显微图像采集07 数据处理和整合（图1）其中以下三点尤为关键：1、高分辨质谱成像的样品前处理；2、优化质谱成像参数（平衡信号强度与样本烧蚀情况）；3、MSI检测后样本固定（便于后续FISH检测）。另外，由于 MALDI 质谱成像分析会损坏样品表面，为避免同一切片上的荧光原位杂交信号强度受到一定程度的影响，也可选用连续（相邻）组织切片分别应用于 MSI 和 FISH 检测。图1 使用 MALDI-MSI 和 FISH 以高空间分辨率可视化代谢物和微生物的工作流程(metaFISH)（MSI 数据来自AP-SMALDI-5 AF（TransMIT GmbH, Giessen, Germany））03 metaFISH 的应用 在本方案中，研究人员重点关注不可培养的环境宿主-微生物系统的 MALDI-MSI 检测和荧光标记成像，这些系统与人体活检组织相媲美，在样本量、可追溯性和操作方面存在方法学上的挑战。metaFISH 把 MALDI MSI 与 FISH 结合起来，能够将代谢物与基因的存在和表达联系起来。蚯蚓和深海贻贝体内均有共生细菌群落，且轮廓分明，metaFISH 已成功应用于二者的研究。同类成像方法也成功应用于宿主-微生物相互作用的天然产物研究，阐明了狼黄蜂茧表面的特定细菌细胞可产生抗菌化合物并共定位了海洋海绵中的生物活性化合物和细菌。该方法可同时检测寄主/致病菌和宿主的内源性代谢物、宿主的原位免疫反应代谢物、外源性药物等，未来可应用于更多领域，如环境和医学研究等。04 实验设计 metaFISH 实验设计的关键在于获取宿主体内细菌的位置和密度，明确其如何影响宿主的细胞代谢。通常在实验室模型中，感染部位和大致细菌数量是已知的，但对于病理样本和动物来源的样本，在进行 MetaFISH 分析之前，必须先对其进行表征。对于微生物群落组成未知的样品，建议选择合适且特异性强的 16S rRNA FISH 探针进行宏基因组测序。因此，建议保留部分样品分别用于不同的分析，如将一半组织/器官保存在合适的核酸保存固定液中用于宏基因组测序，另一半低温冷冻保存用于 MSI 和 FISH 检测。metaFISH实验步骤及所需时间（详细步骤请参考文献原文）1-13：冷冻包埋和制备样品切片：2-3小时。14-16：样品标记定位和显微镜拍照：0.5小时17-19：基质喷涂：1小时20-27：质谱成像上机检测：0.5小时仪器调试+样品分析时间（取决于样本大小及仪器参数设置）28：质谱图像数据评估：0.5小时29-32：质谱成像后固定样本切片：2-3小时33-48：原位荧光杂交：2-3小时49-51：荧光显微成像：1小时52-56：数据分析：1小时05 实验结果预期 metaFISH 可以在单个组织切片中同时绘制代谢物和细菌的空间分布。该方法获取的数据集包含数百个代谢物分布图像和荧光显微镜图像，能够呈现出组织、细菌及相关代谢物的分布，进一步获取代谢物分别与共生细菌、寄生细菌以及未定植宿主组织的共定位信息。如图2所示，该研究结合显微镜以不同空间分辨率呈现代谢物的 MSI 离子图。图2e所示为已发表的与 FISH 相关的 MALDI-MSI 数据，该数据由 AP-SMALDI（TransMIT GmbH, Giessen, Germany）采集，空间分辨率为3µm，可视化呈现了定植宿主和细菌细胞的空间分布，该数据集同时揭示了相似共生体定植细菌之间的代谢物差异。较大像素采集结果（10µm，图2c）显示特定局部代谢物的存在（如，未注释m/z 890.4951），该成分与贻贝鳃组织纤毛边缘寄生细菌的 FISH 信号相匹配。这种代谢物可能是细菌的产物，也可能表明贻贝宿主对感染的反应。图2 metaFISH 分别以10µm 和3µm 空间分辨率揭示深海贻贝组织中与共生菌、寄生菌相关的代谢物分布06 总结总之，本文介绍的 metaFISH 应用提供了在代谢物水平和高空间分辨率上对宿主-微生物相互作用的功能和化学生态学的深入了解。MALDI-MSI 技术的快速和持续发展使得微生物学家能够对微生物菌落、生物膜和单个真核细胞甚至细菌微菌落进行原位成像分析。如今，MALDI-MSI 成为研究单个细菌细胞代谢物的尖端技术，本文提出的 metaFISH 方案进一步为分析和理解这些微米级细菌代谢组提供了基础。文献地址：https://www.nature.com/articles/s41596-023-00864-1「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

关键词：MALDI-MSI 质谱成像、Paeonia suffruticosa 牡丹、Paeonia lactiflora 芍药、Monoterpene glycoside 单萜苷、Spatial distribution 空间分布01 前言 芍药属植物具有较高的观赏价值和经济价值，以及重要的药用价值，引起园艺学家、植物学家和草药学家的极大关注。芍药属植物约有35种，其中牡丹 (Paeonia suffruticosa，PS）和芍药（Paeonia lactiflora ，PL）是两种主要的东方药草。牡丹和芍药同属，外形也极为相似，从植株形态上进行区分：牡丹，是小灌木，有木芍药之称；而芍药是多年生草本植物。在中国、日本和韩国，牡丹皮（牡丹的干燥根皮）和白芍（芍药的根部）是具有镇痛和抗炎活性的重要中药。尽管 PS 和 PL 的植物化学和药理作用的相似性和差异性已经被广泛研究，但其空间代谢组的比较几乎没有报道。空间代谢组学是代谢组学研究发展中的一个分支，它提供了组织结构和个体代谢物之间的直接联系。阐明PS和PL的空间代谢组差异在植物分类和药用植物质量控制等领域具有重要意义。02 摘要 2021年4月，中国药科大学天然药物与中药学院国家重点实验室李萍教授、李彬教授在 New Phytologist 期刊上发表了题目为：“Unveiling spatial metabolome of Paeonia suffruticosa and Paeonia lactiflora roots using MALDI MS imaging”的研究论文，本研究结合多基质和正负离子检测模式，对牡丹和芍药的根切片进行了高质量分辨率基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI MSI）和 AP-SMALDI 串联质谱（MS/MS）成像，系统地研究了单萜糖苷类和丹皮酚苷类、单宁类、黄酮类、糖类、脂类等多种代谢产物的空间分布。利用 Li DHB 基质的串联质谱成像技术来准确区分芍药苷和芍药内酯苷两种结构异构体的组织分布。此外，参与没食子单宁生物合成途径的主要中间产物在根部成功定位和显示。03 结果 3.1MALDI MSI的PS和PL根代谢产物的原位分析采用高分辨率 MALDI MSI 和 MALDI MS/MS Imaging 相结合的方法，获得了 PS 和 PL 根横截面的综合代谢产物分布图，并进一步用 LC-MS/MS 进行了验证。代表性部位的质谱图从根的四个区域获得，包括木栓层、皮层、韧皮部和木质部（图1）。在正离子模式下，使用 DHB 基质，检测到两种主要特定类别的次级代谢物单萜糖苷类（monoterpene glycosides，MGs）和没食子单宁（gallotannins）。在 PS 和 PL 中均观察到共同的代谢物 MGs，如芍药苷/芍药内酯苷（m/z 519.1263，结构异构体)、氧化芍药苷（m/z 535.1212)、苯甲酰芍药苷（m/z 623.1525）、牡丹皮苷 A（m/z 653.1631）、牡丹皮苷 B/J（m/z 669.1580）、牡丹皮苷 E（m/z 565.1318）和苯甲酰氧芍药苷/牡丹皮苷 C (m/z 639.1475，同分异构体）。牡丹/芍药中生物合成的没食子单宁是没食子酸葡萄糖酯（即没食子酰葡萄糖，GGs）。如图1所示，观察到具有相邻峰间距为 152.01 Da 的 m/z 分布，表明母体分子上连续添加了没食子酸基团。在 PS 和 PL 中，检测到12个没食子酰基残基的取代产物（2GG-12GG，m/z 523.0485-2043.1581）。作者还发现了 PS 特有的成分—丹皮酚苷类（PGs），如牡丹酚甙（m/z 367.0790）、牡丹酚原甙和牡丹酚新甙（m/z 499.1212，同分异构体）。图1. 正离子模式下牡丹（左）和芍药（右）根横截面不同区域的 MALDI 质谱图3.2MALDI MSI比较PS和PL根单萜和丹皮酚苷类成分的空间分布图a中，通过 PS 和 PL 的横截面可以看到解剖结构中的物种多样性，PS 根木质部区域高度木质化；PS 韧皮部约占整个横切面的45-55%，PL 根的韧皮部仅占10-20%。图b中，可以看到 PS 和 PL 中单萜糖苷类的空间分布模式，芍药苷（m/z 519.1263，[M+K]+）及其衍生物主要分布在 PS 和 PL 的木栓层、韧皮部区域，PL 的木质部射线区，但在 PS 的木质部（木芯处）检测信号较低。此外，在图c中，可看到丹皮酚苷的空间分布，在 PS 根的木栓层和韧皮部中可以解吸出丹皮酚苷类化合物，如丹皮酚苷（m/z 367.0790）、牡丹酚原甙和丹皮酚新甙（m/z 499.1212，同分异构体）、丹皮酚苷A/B/C/D（m/z 651.1322，同分异构体）和丹皮酚苷E（m/z 661.1741），而 PL 的根中不存在丹皮酚苷类物质。图2 牡丹和芍药根的 MALDI 成像 （a. 甲苯胺蓝O染色的组织切片的光学图像；b. 单萜糖苷类（MGs）的离子图像；c. 丹皮酚苷(PGs)的离子图像）。3.3AP-SMALDI MS/MS成像分析结构异构体的空间分布由于存在高丰度 [M+K]+ 断裂困难、[M+Na]+ 丰度太低等问题，Li DHB 被应用于本实验 AP-SMALDI MS/MS 成像。如图3(a)所示，Li DHB 显示为产生芍药苷和芍药内酯苷的 [M+Li]+ 二级碎片的有效基质，其中两个差异片段 m/z 253.13（芍药内酯苷）和 m/z 255.11（芍药苷）被检测到。在 50μm 空间分辨率下进行 AP-SMALDI MS/MS 成像实验，并在 m/z 487.1777处检测到 [芍药苷/芍药内酯苷+Li ] + 的前体分子离子。前体分子离子和二级碎片离子的离子图像如图3(b)所示，显示了前体分子离子和最终产物离子的空间分布，在 PS 中，仅检测到 m/z 255.11，且主要在木栓层中观察到；在 PL 中检测到 m/z 255.11 和 m/z 253.13，二者分布趋势相似，且木栓层、韧皮部和木质部射线区的信号强度高于皮层和木质部维管束。通过 AP-SMALDI MS/MS 成像，芍药苷和芍药内酯苷的空间分布被清晰的呈现出来。作者使用 LC-MS 方法进一步验证 MALDI 成像结果，PS 和 PL 的根被人工分成木质部和木质部外两个部分。如图3(c)所示，LC-MS 结果与 MALDI 成像结果一致，在牡丹中仅检测到芍药苷；在芍药中，检测到了两者，并且在外层中观察到更高丰度的芍药苷和芍药内酯苷，因此，Li DHB 基质是可行的，以获得用于分辨异构体空间分布的不同片段。图3 MALDI MSI 及 LC-MS 验证。(a)前体物质m/z 487.18的串联质谱，分别来自芍药内酯苷和芍药苷。(b)像素大小为50μm的牡丹(PS，上)和芍药(PL下)根中芍药苷和/或芍药内酯苷的 MSI图。(c)用 LC-MS 从 PL 和 PS 根切片的不同部位相对定量芍药苷和/或芍药内酯苷。3.4MALDI MSI的PS及PL根部没食子单宁生物合成途径的空间分布分析下图4显示了在牡丹和芍药的根切片中显现的没食子酸生物合成途径和离子图像，在牡丹和芍药根中观察到总共13种参与没食子酸生物合成途径的代谢物，包括没食子酸、没食子酰葡萄糖、2GG -12GG。如图4所示，没食子酸（m/z 169.0142，[M-H]-）是合成没食子单宁的起始化合物。没食子酸主要分布于 PS 的木质部区域（木芯），广泛分布于 PL 的根部，形成层部位含量明显增高。β-葡萄糖苷作为没食子单宁的基本单元和主要的酰基供体，主要分布于 PS 的韧皮部，PL 的木质部射线和皮层。从 2GG-12GG 途径观察到没食子单宁空间分布的动态变化。2GG、3GG 主要分布于 PS 的木栓层和韧皮部区域，在 PL 中含量明显较低。4GG、5GG 主要分布在 PS 的木栓层、韧皮部和木质部中，PL 的木质部和韧皮部。其中，作为 6GG-12GG 合成的前体物质，5GG 相对均匀地分布于牡丹和芍药根中。从 6GG -12GG 的第二个序列中，复合单宁主要集中在 PS根的木质部导管区和PL的楔形木质部区域和皮层中，且覆盖面积呈明显下降趋势（尤其是 11GG 和 12GG ）。图4 MALDI 质谱成像技术研究牡丹和芍药根中没食子单宁生物合成途径。(a)没食子单宁的生物合成途径。(b)从 PS (左)和 PL (右)根切片获得的参与没食子单宁生物合成途径的主要中间体的质谱成像图。3.5MALDI MSI比较PS和PL根中其他代谢物的空间分布槲皮素（m/z 303.0499，[M+H]+）主要存在于 PS 和 PL 的皮层中（图5）。单糖（m/z 219.0266，[M+K]+）、二糖（m/z 381.0794，[M+K]+）、三糖（m/z 543.1322，[M+K]+）和四糖（m/z 705.1850，[M+K]+）主要积累在 PS 的皮层和韧皮部以及 PL 的皮层和木质部射线区。脂质 PC(34:2) (m/z 796.5253，[M+K]+）和 PC(36:4) (m/z 820.5253，[M+K]+）主要分布于 PS 的根系形成层和 PL 的木质部射线区。图5 从牡丹(PS，左)和芍药(PL，右)根部切片中选取的类黄酮、糖类和脂类的离子图04 总结 本研究采用 MALDI MSI 结合 LC-MS 代谢物检测技术，系统表征了单萜和丹皮酚苷类、鞣质类、黄酮类、糖类和脂类等多种代谢产物（>65种）的空间分布。用高分辨 MALDI MSI 研究了两种芍药科植物牡丹和芍药共同代谢物和特定代谢物在空间分布上的相似性和差异性，为代谢物的生物合成、运输和积累研究提供了重要信息。为了解决异构代谢物空间分布不明确的问题，作者进行了 MALDI 串联质谱成像，明确了芍药苷和芍药内酯苷的空间分布。本研究表明牡丹和芍药的皮以及中心部位都含有丰富的生物活性物质，能够为传统药材加工方法的改良提供直观的依据。此外，本研究还首次绘制了参与没食子单宁生物合成途径的前体以及中间体的空间分布图，可水解的单宁主要分布在木栓层、韧皮部等，其可能在不损害细胞质成分的情况下发挥保护作用，如对抗生物压力；鞣花鞣质倾向于在木质部区域积累，这可能与木质素具有共同的支持植物的功能。综上所述，高分辨率 MALDI MSI 提供了全面、准确的代谢物空间分布，为中药的深入研究、使用和加工方法的改良提供了独特的见解。文献地址：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17393「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

关键词：MALDI-MSI 质谱成像、Horse chestnut 七叶树、biosynthesis 生物合成、genomics 基因组学、whole-genome duplication 全基因组复制2023年10月，陈士林团队在《自然-通讯》(Nature Communications)发表题目为“Characterization of the horse chestnut genome reveals the evolution of aescin and aesculin biosynthesis”的文章，刊登作者采用本草基因组学研究策略对天然药物七叶皂苷和七叶素特异性合成的分子机制及绿色合成开展研究的相关成果，利用多组学及MALDI质谱成像技术将中药活性成分的生物合成研究提升到空间组学水平。该研究通过空间代谢组揭示七叶皂苷在娑罗子的子叶中特异性积累，解析了中华七叶树高质量基因组，并通过代谢组学、转录组学以及合成生物学等方法，成功解析七叶皂苷生物合成途径中关键的环化、氧化、酰基化和葡萄糖醛酸化等催化步骤。同时，还通过全被子植物基因组层面共线性研究，发现玉蕊醇型三萜代谢基因簇的招募和进化模式，更好地理解了玉蕊醇型三萜类化合物在无患子科植物中的形成机制。为七叶树的遗传改良和次生代谢产物的合成提供了一定基础，对七叶树的品种改良和药用价值的开发利用具有重要意义。前言七叶树是一种重要的药用树木，含有多种药用活性成分，如七叶皂苷（玉蕊醇型三萜皂苷）和七叶素（香豆素类成分）。这些化合物具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等药理活性。目前七叶皂苷制剂在临床上已被广泛应用于慢性静脉功能不全、水肿和痔疮等疾病的治疗。七叶素也与地高辛一起被用作七叶洋地黄苷滴眼液的原料，用以缓解眼疲劳、眼痛和干眼等症状。然而，关于七叶树基因组的了解非常有限，对于七叶皂苷和七叶素的生物合成途径和进化机制也知之甚少。因此，本研究旨在通过对七叶树基因组的特征分析和生物合成途径的研究，揭示七叶树中七叶皂苷和七叶素的生物合成进化过程。实验设计该研究的主要思路是利用基因组、转录组、代谢组、空间代谢组以及合成生物学等技术，揭示七叶树中七叶皂苷和七叶素生物合成的进化过程。具体研究内容包括以下4个步骤：01、七叶树基因组的测序和组装通过使用Illumina和ONT测序技术，对七叶树基因组进行测序和组装。由于ONT测序的准确性较低，使用Illumina short reads对组装的contigs进行了三次校正，提高了基因组的完整性和准确性。02、七叶树基因组的特征分析通过对基因组的分析，确定了七叶树基因组的大小、重复DNA的含量和类型等。此外，还鉴定了七叶树基因组中的蛋白编码基因数量，并进行了功能预测和比较基因组学分析。03、代谢物定量及空间分布分析通过超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱（UPLC-QQQ-MS/MS）技术，对七叶树中5个不同组织中（树枝、花、叶、果皮、种子）的代谢物进行了定量分析。并通过MALDI MSI（基质辅助激光解吸电离）技术确定了候选代谢物在种子中的空间分布情况。04、基因家族分析通过比较七叶树与其他植物物种的基因组，确定了在七叶树中显著扩张或唯一存在的基因家族。这些基因家族的功能预测有助于理解七叶树的进化和适应性。实验结果01七叶树不同组织和蒴果中的代谢物图谱利用LC-QQQ-MS/MS对七叶树5个不同组织中（树枝、花、叶、果皮、种子）的原七叶皂苷元、七叶皂苷IA、七叶皂苷IB、秦皮乙素和秦皮甲素的代谢谱进行分析。结果显示，秦皮甲素在叶和花中的含量显著高于种子，而七叶皂苷IA和七叶皂苷IB在种子中的含量最高。利用MALDI-MSI对候选代谢物在种子中的分布进行可视化分析，结果表明七叶皂苷IA和其同分异构体七叶皂苷IB （m/z 1169.5152）[C55H86O24 + K]+ 在子叶上大量积累。图1 七叶皂苷及其相关化合物在七叶树发育过程中不同器官的发育图谱A：七叶树叶子（L）、树枝（B）、花（F）、果皮（P）、种子（S）的形态；B：原七叶皂苷元、七叶皂苷IA、七叶皂苷IB、秦皮乙素和秦皮甲素的绝对定量；C：MALDI-MSI图像和种子横切面的显微镜图，以及七叶皂苷IA/七叶皂苷IB(m/z 1169.5152)在七叶树种子子叶上的分布。02七叶树基因组的组装及注释利用流式细胞仪估计出七叶树基因组大小为481.90Mb。基于Illumina short reads对七叶树的基因组进行估计，大小为504.28 Mb，杂合峰较小，重复峰明显，表明该基因组杂合性较低(~0.37%)。利用ONT进行长读测序，获得34Gb的数据，覆盖率为68倍，N50长度为11.74 kb。经过校正、修剪和组装，过滤后的ONT reads组装成656个contigs，总大小为470.02 Mb，N50长度为2.05 Mb，占估计核基因组大小的97.50%。但由于ONT测序准确性较低，又使用Illumina short reads对该基因组进行了3次优化。采用BUSCOs估计鉴定出97.4%的植物单拷贝同源，表明优化后的七叶树基因组具有高度的完整性。此外，Hi-C染色体构象捕获测序得到344,838,272个原始配对末端reads，其中58.05%（189,382,086）作为唯一的配对端reads被定位到contig上。共461.08 Mb（98.09%）的组装基因组被锚定在20条染色体（2n = 40）上。七叶树基因组中约59.14%的重复DNA与已报道的无患子科基因组转座子的含量一致。在这些重复元件中，24.37%的转座子是长末端重复逆转座子，其中 98.1%属于Gypsy超家族(32.7%)和Copia超家族(65.4%)。此外，还鉴定了 36,557个蛋白质编码基因，在20条染色体上可以定位到35,790个(97.9%)基因。03系统基因组年代测定和全基因组复制分析选取13种植物的139个单拷贝基因构建系统发育树。系统发育树结果表明，七叶树与另外两种无患子科植物（文冠果和龙眼）的亲缘关系较近。利用单拷贝基因核苷酸序列和化石年代校准对所测谱系进行分子定年，结果表明，无患子科和芸香科的分化发生在大约36.3 MYA年前。七叶树和文冠果的分化发生在32.5 MYA年前。WGD 是产生表型多样性、物种形成和驯化的主要进化力量。基因组内共线分析发现七叶树中至少有一个全基因组重复（WGD）事件。七叶树与文冠果、七叶树与克里曼丁红橘的共线性分析表明，七叶树的两个同源片段对应于文冠果与克里曼丁红橘的一个同源区域。这一结果也证实了当七叶树从与文冠果的共同祖先分化出来后，可能已经发生了一个物种特异性的WGD事件。此外，七叶树同源基因和anchor pairs（来自同一共线性块上面的旁系同源基因对）的每个同义位点分布的同义取代数进一步显示在0.24处有一个明显的峰值，在约1.75处有一个小峰，这表明七叶树可能经历了两次WGD事件。为了探究WGD对七叶皂苷生物合成的影响，该研究系统地计算了每一对重复的同源基因对的Ks值，尤其是参与萜烯生物合成的上游途径中的基因，发现Aα WGD只导致萜烯途径中重复物的保留，这表明代谢通量可能已经向三萜代谢转移，从而导致七叶皂苷的产生。图2 七叶树基因组的进化分析A：七叶树基因组的染色体水平组装（a：转座子；b：基因密度；c：种子与其他组织之间的基因表达量；d：GC含量；e：七叶树同源序列的共线性分析）。B：从选定的植物类群中单基因家族的同源性推断出的系统发育树，分支上的红色圆圈突出了七叶树特有的WGD事件（Aα）。C：七叶树、克里曼丁红橘和文冠果基因组区域的宏观共线性。D：七叶树、克里曼丁红橘和文冠果的染色体比较。E：七叶树、克里曼丁红橘和文冠果的同源基因和副同源基因的每个同义位点的同义替换（KS）分布。04通过BGC和WGCNA分析挖掘七叶皂苷A通路为了鉴定七叶树中参与三萜生物合成的BGCs，该研究寻找了已知参与这种代谢的OSCs/裁剪酶（例如，最常见的CYP716家族）的基因组区域，发现了4个含有OSCs的BGC和1个含有CYP716基因的BGC，称为AcClustersI-V；这些BGCs参与了七叶树中的三萜生物合成。共线性分析分析表明，AcCluster II与AcCluster I在物理上是同源的。其中，AcCluster I位于15号染色体上，包含两个OSC同源物（AcOSC6和AcOSC9），7个P450（ACCYP716A274、ACYP7CYP716A276、AcCYP716A277、AcCYP716A278、AcCYP716BX1、AcCYP716BX3和AcCYP716BX6）和350kb区域内的5个BAHD（AcBAHD1-AcBAHD5）。AcCluster II位于8号染色体上，由两个P450基因（AcCYP716A275和AcCYP716BX2）和一个类纤维素合酶基因（AcCSL1）组成。RNA-seq数据进一步显示，1个OSC（AcOSC6），4个P450（AcCYP716A275，AcCYP716A278，AcCYP716BX1和AcCYP716BX2），和3个BAHD基因（AcBAHD1，AcBAHD3，AcBAHD5）在七叶树种子中大量表达，这与七叶皂苷IA/IB的积累规律一致，因此推测其参与了三萜的环化、羟化、葡萄糖化醛酸化和酰化。为了扩大候选基因的范围，进一步进行了WGCNA分析，在turquoise模块发现了1个OSC、3个CSL、9个UGT、13个p450和19个BAHD基因。05七叶皂苷A合成通路中基因的鉴定为了探索来自 AcClusters I 和 II 的CYP716基因是否能催化七叶皂苷A的生物合成途径的早期步骤，在烟草系统中与AcOSC6和AstHMGR共表达 AcCYP716A275或AcCYP716A278，分别在13.6和14.9 min处产生峰值，13.6 min时为AcCYP716A275和AcOSC6共表达产生的16α-hydroxy-β-amyrin，14.9 min时为AstHMGR/AcOSC6/AcCYP716A278生成的化合物21β-hydroxy-β-amyrin。将AcCYP716A275、BfCYP716Y1、AcCYP716A278和GmCYP72A69分别转染到工程酵母菌Y1-20-6中，产生的催化活性与本氏烟草中的一致。该研究发现AcCYP716A275催化β-amyrin的区域特异性C-16α氧化，这与CYP716A亚家族在三萜氧化中更广泛的功能一致。然而，我们发现CYP716A亚家族成员而不是CYP72A亚家族成员对七叶皂苷IA的生物合成进行C-21β羟基化。为了检测AcCSL1是否具有葡萄糖醛酸转移酶的作用，以GmCSyGT1作为阳性对照，进行了体内底物喂养和体外酵母菌检测。在酵母中进行重组表达的底物喂养实验表明，GmCSyGT1和AcCSL1作用于底物原七叶皂苷元，导致分子离子在m/z 681.3 Da处达到峰值；该分子量相当于[M+COOH]−加葡萄糖醛酸。用含有重组AcCSL1或GmCSyGT1的酵母微粒体进行酶学分析，得到了相同的结果。为了研究以乙酰辅酶A为供体的WGCNA中转录的BAHD（AcBAHD1和AcBAHD6）对底物原七叶皂苷元的活性，采用大肠杆菌重组蛋白。AcBAHD3和AcBAHD6可以乙酰化原七叶皂苷元的羟基，得到产物m/z 593.3。但AcBAHD3的转化率远低于AcBAHD6。此外，AcBAHD3和AcBAHD6可以利用乙酰辅酶A作为乙酰供体催化去乙酰七叶皂苷A，生成七叶皂苷IA。研究结果表明，AcCluster I和AcCluster II BGCs有助于BAT的生物合成，并将其命名为BAT BGCs。图3 七叶皂苷IA通路的挖掘与鉴定A：两个BAT BGC的共线性。B：三萜生物合成相关的共线基因和AcBAHD6在七叶树不同组织中的表达。C：推测的七叶皂苷IA生物合成途径和每个步骤的候选酶。实心箭头表示在本研究中已经验证，虚线箭头表示推测的步骤。D-F：化合物GC-MS图谱。06Ac4CLs、AcF6’Hs和AcUGTs对秦皮甲素生物合成的功能鉴定该研究从七叶树基因组中鉴定出7个PALs、3个C4Hs、5个C3Hs、4个4CLs、和 5 个 F6'Hs。克隆了3个Ac4CLs (Ac4CL1-3)和4个AcF6'H (AcF6'H1-4)。分光光度法测定结果表明，三种特征的Ac4CL酶对咖啡酸具有催化亲和力，可催化其生成咖啡酰辅酶A，其中Ac4CL2的催化性能最佳。酶学分析结果表明，在以咖啡酰辅酶A为底物时，AcF6'H1和AcF6'H2均表现出羟基化活性。经LC-MS/MS检测，羟基化产物为秦皮乙素。从七叶树中克隆了19个UGT基因，将其在大肠杆菌中表达，以产生重组蛋白，然后以秦皮乙素为受体，以UDP-葡萄糖为供体底物，研究这些蛋白的酶活性。研究发现AcUGT84A56和AcUGT92G7的催化产物相对于相应的苷元的分子量增加，引起了一个葡萄糖的加入。通过质谱数据比较，确定以秦皮乙素为底物的AcUGTs酶促产物为秦皮甲素。酶动力学试验结果表明，AcUGT92G7 (KM = 48.96μM)的催化活性强于AcUGT84A56(KM = 177.25μM)。07在大肠杆菌中从头生成秦皮甲素该研究利用特征酶Ac4CL2、AcF6’H1和AcUGT92G7组装了秦皮甲素的从头生物合成途径。通过表达四种关键酶来提高莽草酸盐途径中的碳通量。为了减少PEP向丙酮酸的转化，选择了BWΔpykAΔpykF菌株。将BWΔpykAΔpykF与质粒pZE-649T和pCS-TPTA-HpaBC共转化，形成菌株BW1。菌株在发酵0-24h时生长速度较快，24 h后生长速度减慢，72 h时生物量OD600为18.1。随着发酵过程的进行，秦皮甲素的产量也稳步增加。72 h的最终产量达到16.3±0.7 mg/L。图4 参与秦皮甲素的Ac4CLs、AcF6´H和AcUGTs的功能鉴定，以及秦皮甲素的从头生物合成途径。A：秦皮甲素生物合成途径中的酶。B：Ac4CL酶活性测定。C：AcF6´H酶活性测定。D：AcUGT92G7或AcUGT84A56生成秦皮乙素的UPLC分析。E：在大肠杆菌中合成秦皮甲素的人工途径。F：用菌株XC-6(BW-1, pCS-TPTA-HpaBC, and pET-648T)的生成秦皮甲素的从头生物合成途径。08BAT BGCs的进化与组织分布在AcCluster I和AcCluster II中的AcOSC6、CYP716、BAHD IIIa和CSL基因是催化BAT生物合成的关键酶。在AcCluster I和AcCluster II的同源区块中，17对同源基因对的平均KS值为0.27，与七叶树中的旁系同源基因的KS较相似，说明了AcCluster I和AcCluster II的重复事件可能来源于AαWGD。共线性分析表明，在七叶树亚科中，AcCluster I和AcCluster II是保守的。该研究又进一步对21个已发表的植物基因组进行了进化动态分析，包括早期分化的被子植物、单子叶和双子叶基因组。在早期分化的被子植物无油樟中，有64个基因的约1Mb片段，包括CAS基因和一个BAHD IIIb基因。CYP716A成员首次出现在毛茛目物种的相应区域。在与超菊类物种分裂后，除十字花科的一些代表物种外，几乎所有的syntenic segments都保留了至少一个OSC基因。值得注意的是，在葡萄基因组的保守syntenic region发现了10个完整和10个部分OSC基因的大量物种特异性串联重复。BAS/CYP716/BAHD BGC一直存在于超蔷薇类物种种的syntenic region，但会发生动态复制和重组。该研究认为，完整的BAT BGC BAS/CYP716/BAHD/CSL首次在七叶树亚科中组装，即产生BAT的植物。此外，BGC在物种形成过程中经历了进一步的动态进化，如CYP716A和CYP716BX的串联基因复制，以及本文观察到的AαWGD事件中AcCluster I和AcCluster II的群体特异性复制。为了进一步研究OSCs、P450s、CSLs和BAHDs的进化起源，该研究还构建了ML进化树，证实了BAS、CYP716、CSL和BAHD III基因在三萜生物合成中是保守的。纤维素合酶基因家族系统发育树分析表明，AcCSL与其在漾濞槭和文冠果中的共线基因，以及功能验证的催化葡萄糖醛酸与三萜主干结合的CSLs具有密切的系统发育关系(序列同源性为 44.7% ~ 55.2%)。综上，该研究提出了基于祖先状态重建的被子植物中BAT BGC的出生、死亡和进化轨迹。（1）出生于早期被子植物：在无油樟中，BGC的祖先包含1个 CAS和1个BAHD IIIb；（2）死亡于单子叶植物：包含CAS等非BAT功能基因的区域被保留，但BAHD IIIb丢失；（3）进化于特定的早期分化的真双子叶植物：BAS经过了进化，并加入了CYP716；（4）死亡于超菊类植物：BGC在这个谱系中消失；（5）BAT BGC在七叶树亚科中的组装：功能性BGC（BAS/CYP716/CSL/BAHD）的形成，导致BAT的产生；（6）BAT BGC的重组和多元化：该BGC通过串联复制和WGD以物种特异性的方式进行动态进化。图5 被子植物中BAT三萜生物合成相关基因簇的进化。A：基于已报道的基因组信息，利用OrthoFinder构建了系统发育树。B：被子植物间共线性基因块的长度分布。C：被子植物同源区块的基因数量。D：定位于BAT BGCs中的OSCs、P450s和BAHDs的系统发育关系。E：BAT BGCs经过多次串联复制、基因插入、基因丢失和WGD后的进化模型。总结该研究首次对七叶树基因组进行了全面的特征分析，揭示了七叶素和七叶皂苷生物合成途径的进化过程。通过整合多种方法，包括基因预测、同源蛋白搜索和转录组测序，成功鉴定了七叶树基因组中的相关基因。通过比较基因组学分析，发现了七叶树中与其他物种相比扩张或特异表达的基因家族。该研究首次对七叶树基因组进行了全面的特征分析，并揭示了七叶树中七叶素和七叶皂苷生物合成的进化过程。该研究组装了完整性较高的七叶树基因组。并且成功地鉴定了七叶树基因组中的重复序列和转座子元件。此外，研究还鉴定了七叶树基因组中的蛋白编码基因，并对其进行了功能预测。还通过比较七叶树与其他植物物种的基因组，发现了在七叶树中显著扩张或独特存在的基因家族。这些基因家族可能与七叶素和七叶皂苷的生物合成过程相关。总的来说，这项研究提供了对七叶树基因组的全面描述，并揭示了七叶素和七叶皂苷生物合成的进化过程，为进一步研究七叶树的生物合成途径和潜在应用提供了重要的基础，也为七叶树的遗传改良和次生代谢产物的合成提供了基础数据和候选基因，有助于七叶树的品种改良和药用价值的开发利用。https://www.nature.com/articles/s41467-023-42253-y 「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3 μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

关键词：MALDI-MSI 质谱成像、Biological databases 生物数据库、Isotope labeling 同位素标记、Hydrogen-Deuterium Exchange 氢氘交换、Metabolomics 代谢组学前言基质辅助激光解吸/电离质谱成像（MALDI-MSI）是一项广泛应用的技术，可提供组织内的空间定位信息。然而，其与色谱技术的不兼容性导致在结构异构体中鉴定化合物的困难。虽然MS/MS通常用于确定结构，但其通量有限，而且数据库常不完整。氢-氘交换质谱（HDX）长期以来一直用于蛋白质结构分析，最近也应用于小分子分析，用于确定易失性氢原子的数量和区分不同结构异构体。此研究通过氘化基质和加热的MALDI源引入D2O蒸汽，依赖发生在MALDI激光羽流中的高温和快速反应动力学，来实现快速高效的H/D交换。该方法能够确定MALDI-MS成像中每个分子的不稳定氢的总数。此外，还提出了将HDX数据与METSPACE分析结合的系统方法，以确定或缩小正确的结构异构体范围。摘要2022年8月，美国爱荷华州立大学化学系Young Jin Lee团队发表了题目为“Efficient Hydrogen−Deuterium Exchange in Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging for Confident Metabolite Identification”的文章，该研究将高效的氢-氘交换（HDX）应用于MALDI-MSI技术。通过将D2O蒸汽引入加热的MALDI源并结合氘标记基质，可以实现73%-85%的HDX效率，从而可以正确测定多达17个不稳定氢可能的H/D交换数。结合高通量METASPACE注释，该方法可以系统地改进MALDI-MS成像中的非靶向代谢产物注释。实验设计作者在加热的低真空MALDI源中引入D2O蒸汽，使HDX效率显著提高。将HDX数据与METASPACE分析(一个基于web的质谱成像数据代谢物注释自动平台)相结合，来确定或缩小正确的结构异构体范围。随后作者利用浮萍（Lemna minor），对开发的方法进行了验证。01改进HDX MALDI-MS在引入D2O的同时，作者通过将MALDI源外部进行1小时的加热，达到了两方面的目的。首先，去除了吸附在MALDI室金属表面的水，其次，为D2O扩散到随后的气相HDX源提供了充足的时间。此外，作者还引入了氘代MALDI基质，通过升华应用于样品，以防止在应用过程中发生反向交换。通过将这些步骤结合，包括D2O蒸汽暴露、外部MALDI源的加热，以及氘化MALDI基质的引入，实现了高效的MALDI-HDX效率。为了评估在短时间内样品中能够有效交换的不稳定氢的数量，作者使用一系列寡糖标准品应用于组织样品，并通过HDX MALDI-MS进行分析。结果显示，麦芽三糖、麦芽四糖和麦芽五糖的最大可能氘化峰分别出现在11、14和17，表明在MALDI过程中成功实现了多个不稳定氢的高效交换图1 在浮萍叶片上喷洒氘代糖类标准品显示检测到多达17个H/D交换02比较HDX MALDI-MS中检测到的最大交换量与实际活性氢的数量为了验证HDX MALDI-MS检测到的最大交换量是否与实际活性氢的数量相符，研究人员在HDX溶液后，对从浮萍提取物中获得的样品进行了直接输注ESI分析。使用METASPACE对从MALDI-MSI数据中鉴定出的56种代谢产物进行分析后，发现其中有36种代谢物也在ESI-MS中出现。这36种代谢物中的每一种都显示出与MALDI中气相HDX方法相同的最大氘标记数。图2展示了[C42H46O23+K]+的一个比较例子，其中HDX MALDI-MS和直接输注ESI-MS检测到的最大HDX数量均为15个，表明两种技术在标记的氘数量上具有一致性。图2 在浮萍质谱成像和提取过程中，MALDI-MS与气相HDX和ESI-MS与[C42H46O23+K]+溶液HDX标记氘的比较03高效HDX分析验证浮萍代谢物标注，突显数据库差异并揭示黄酮定位的新见解作者采用高效的氢-氘交换（HDX）方法深入研究了浮萍的代谢物结构和空间定位。研究证实HDX在检测至少17个易变氢的代谢物中表现出高效性，通过将标记数据与数据库结构对比，发现大多数标注与HDX数据一致，提升了这些标注的可信度（见图3）。对于存在多个标注的代谢物，HDX标记有助于排除不正确的结构，提升正确标注的可能性。一些代谢物在数据库中未被标注，提示了进一步研究的必要性。浮萍底部表面的代谢物与数据库标注更为一致，而顶部表面和中部的标注相对较少。质谱图像（见图4）展示了一些代谢物在对照和最大HDX标记同位素样品之间的比较，强调了HDX在准确分析含有多个易变氢的黄酮类物质中的关键作用。图3 (a)使用METASPACE在10%FDR下比较顶表面，底表面和中间层，总结了L.minor对照MALDI MSI数据集中注释的代谢物。(b) METASPACE标注与HDX标记数据的比较，以确定其与活性氢的数量是否一致。图4 浮萍叶片顶部表面中心和底部表面的标品和完全标记同位素的选定质谱图像结论该研究引入了一种新的MALDI-MS成像技术，利用在加热的低真空MALDI源中引入D2O蒸汽和脱氘有机基质的方法，实现了代谢物的高效气相氢-氘交换（HDX）。尽管之前已有HDX MALDI-MSI的报道，但本研究首次将加热源和脱氘基质与D2O蒸汽结合使用，显著提高了HDX效率，成功确定了低丰度和多个易变氢代谢物的最大易变氢数量。该方法在METASPACE自动注释工具的系统代谢物注释中表现出实用性。在应用于浮萍时，HDX数据成功地从METASPACE对照组织的分析中排除了许多不正确的代谢物注释。综上所述，作者开发的基于低真空MALDI的高效HDX质谱成像技术，通过提供额外的精确标注，显著改善了大规模代谢组学中的代谢物标注。「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM或Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3 μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。

第十一届慕尼黑上海分析生化展于2023年7月13日在国家会展中心(上海)圆满落下帷幕。本次展会汇集了国内外创新产品、前沿技术及未来趋势，吸引了来自国内外超1200家参展企业及合作单位，以及5万+专业观众共襄盛会。科瑞恩特携「全思美特全新一代过氧化氢灭菌器」及「质谱成像系列解决方案」亮相2023年慕尼黑上海分析生化展，产品现场反响热烈，收到国内外众多合作伙伴的咨询及邀约。全新一代过氧化氢灭菌器全思美特 DT系列过氧化氢灭菌器独有的下一代低温喷射汽化工艺是一种可靠的完全汽化工艺，能够有效的降低传统的闪蒸工艺存在的各种隐患问题，在保证最彻底的灭菌效果的同时，避免腐蚀的发生。质谱成像系列解决方案AP-SMALDI 5AF (TransMIT) 与MALDI ESI InjectorTM (Spectroglyph,LLC)是我们公司目前在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo ScientificTM Q ExactiveTM 或 Obitrap ExplorisTM系列质谱仪。AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3 μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。MALDI ESI InjectorTM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。Labpre系列研磨机

2023年6月10-12日，2020-2023中国质谱学术大会在杭州盛大召开。本次大会由中国物理学会质谱分会、中国化学会质谱分析专业委员会、中国仪器仪表学会分析仪器分会联合主办，浙江大学承办。本次质谱大会的主题为“砥砺奋进四十年，共筑中国质谱梦”。大会现场科瑞恩特现场展位「A80」01科瑞恩特作为生物成像（质谱成像、动植物活体成像、细胞成像）及实验室仪器设备的综合解决方案供应商，对质谱成像的最新技术发展及实验室解决方案进行了宣讲，宣讲现场众多老师前来咨询并进行友好交流。6月10日下午由科瑞恩特产品经理「杜丽媛」对AP-SMALDI和t-MALDI-2质谱成像离子化技术最新进展及应用进行了介绍；6月11日下午非常荣幸邀请到了德国的Dr. Christian Schaefer进行了质谱成像的SMALDI technique and Orbitrap tech-nology: High Resolution in Mass and Space线上讲座。由科瑞恩特产品经理「杜丽媛」对AP-SMALDI和t-MALDI-2质谱成像离子化技术最新进展及应用进行了介绍德国Dr. Christian Schaefer的线上讲座SMALDI technique and Orbitrap tech-nology: High Resolution in Mass and Space现场02现场活动反响热烈，参会老师踊跃参与活动现场03科瑞恩特本次参展仪器一览

——2023科瑞恩特 (北京) 科技有限公司合作伙伴共谋发展大会顺利举办2023年5月26日，2023科瑞恩特 (北京) 科技有限公司合作伙伴共谋发展大会在北京·丰大国际大酒店成功举办。思利及人，戮力同心，科瑞恩特的一路成长离不开大家的支持与助力，再次感谢莅临出席的各位合作伙伴！本次大会科瑞恩特邀请多位技术专家齐聚一堂，助力合作层次提升，推动行业发展进步。会议现场由科瑞恩特总经理吴龙为大家揭晓本次科瑞恩特伙伴计划促销方案，并有众多前沿仪器现场展演火爆，产品宣讲中多次抽奖活动与会伙伴争相参与，活动氛围热烈。会议现场科瑞恩特销售部经理刘小永主持会议科瑞恩特总经理吴龙作开场致辞科瑞恩特总经理吴龙介绍：科瑞恩特(北京)科技有限公司成立于2012年，是一家基于前沿生物成像(质谱成像、细胞成像、动植物活体成像) 和细胞分析技术并具有清晰的企业定位，明确的企业文化和稳定的人员架构的实验室仪器设备和技术服务综合供应商，服务于生命科学、疾病控制、生物安全、食药健康等领域。吴龙总经理表示科瑞恩特的核心资源就是优势的产品和积极的团队，思利及人，戮力同心，团队齐心把力往一处使，让科瑞恩特在行业里茁壮成长。科瑞恩特凭借企业文化、投入魄力、多样宣传和能力培育四方面的核心优势实现助力伙伴获得与成长，推动行业进步与发展的愿景。科瑞恩特将会坚持核心，不断进步，实现资源共享，形成合力。安捷伦细胞分析事业部渠道经理李桢作安捷伦细胞分析系列产品宣讲安捷伦细胞分析事业部产品涵盖了分子检测到细胞检测。李桢介绍了多款细胞分析仪器，包括实时细胞分析仪（RTCA），可实现无标记、实时动力学等多种应用范围；Cytation高端活细胞自动成像检测系统，可实现宽场与共聚焦兼容；Seahorse XF实时细胞代谢分析仪，具有免标记、相关性高、实时活细胞代谢分析等优势；NovoCyte流式细胞仪，具有一键式开关机，自动液路维护，数据精确度高，软件分析功能强大等优势。此外，李桢还介绍了安捷伦的酶标仪、洗板机和分液洗板机等多种在售机型。科瑞恩特产品经理左恒通作质谱成像系列产品宣讲质谱成像是以质谱技术为基础的成像方法，该方法通过离子源直接扫描生物样品成像，可以在同一张组织切片同时分析数百种甚至数千种分子的空间分布特征。质谱成像技术可以直观地反应目标化合物在组织上的空间分布情况，相比于其他成像技术，无需放射性同位素或荧光标记，无需染色，可以应用于药物研究、生物标志物发现、肿瘤研究、药用植物研究以及微生物研究等领域。质谱成像的关键点在于空间分辨率、质量分辨率和检测灵敏度。左恒通介绍了目前公司所代理AP-SMALDI 5 AF（空间分辨率可达5μm）与MALDI ESI InjectorTM（同载MALDI/ESI双离子源，离子源之间相互切换无需拆卸）这两款质谱成像离子源。科瑞恩特产品经理韩阔作Berthold活体分子影像系列产品宣讲1949年，Porf. Dr. Rudolf Berthold 建立Berthold公司。伯托科技一直是过程测量技术和辐射防护业务领域的佼佼者，拥有经验丰富的销售和服务人员。多年的专业知识和对客户的巨大承诺使伯托科技与众不同。韩阔介绍了LB985植物活体成像系统，可应用于植物基因表达、植物生长节律调节、植物生长发育及其调控研究等领域；LB983动物活体成像系统，拥有独特的移动式CCD设计，可根据用户对成像视野的要求，CCD自动升降到合适的高度。可应用于肿瘤学相关研究、药物相关研究、干细胞研究、核酸疫苗研究等领域。YAMATO科学华北区域负责人万长友作实验室通用仪器系列产品宣讲雅马拓科学作为全球最主要的高品质产品和完善服务的生产商和分销商，顺应时代的发展和需要，产品已涉及物理化学玻璃制品、实验室仪器、实验室研究设备、产业机器等多个领域，具有丰富的产品阵容准确地捕捉市场需求，为提高生产性做出贡献。万长友介绍了雅马拓的高压灭菌器，分为立式压力蒸汽灭菌器和干热灭菌器，雅马拓灭菌器具有内腔采用3mm厚镜面不锈钢，设计使用年限可达20年，设置了蒸汽导流板，压力表、安全阀均可快速拆卸等特点。万长友还介绍了雅马拓科学马弗炉，雅马拓科学马弗炉具有10段温度校准、夹层安装冷风循环系统、采用R型热电偶和3段PID分区控制的特点。除此之外，万长友还介绍了恒温箱、恒温培养箱、等离子装置、恒温水槽、清洗机、旋转蒸发仪等。美的生物医疗华北区域销售总监陈旭东作低温存储系列产品宣讲从1968年创立至今，美的经过55年的发展，成为一家集合五大业务板块的科技集团。近年，企业在数字化转型变革中孵化了新兴业务美的生物医疗。美的集团旗下有五大医疗板块，业务覆盖影像诊断，自动化物流，辅助治疗机器人，智慧医院及样本低温存储等方面，美的生物安全领域业务，用三十五年制冷技术积累，为客户提供“更智能、更专业、更安全”的优质产品、服务和使用体验，拥有六大产品系列、五大场景解决方案和其他辅助产品。陈旭东介绍了美的生物医疗的超低温产品线、2-8℃医用冷藏箱产品线、磐石系列冷藏冷冻箱产品线等，每一条产品线都拥有丰富的产品，满足客户实验需求。广纳慧川市场经理刘志远作智能危化品柜产品宣讲广州广纳慧川科技有限公司成立于2022年，公司依托于广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院(简称广纳院)，是一家集研发、制造、销售、服务于一体的高科技企业。专注于为高校、研究所、医院、企业等客户提供“智慧实验室整体解决方案建设”服务。为解决危化品管理所遇到的存储不合规，使用后不按时归还，数据不易保存等问题，广纳慧川开发了危化品管控系统，帮助用户纠正不当物料混放，领用记录满足国标要求从容避免安全事故的发生、同时满足检查需求。科瑞恩特总经理吴龙宣讲科瑞恩特自研产品、宣布伙伴计划促销方案科瑞恩特总经理吴龙还介绍了科瑞恩特自研系列产品：全思美特VHP新一代大空间智能过氧化氢灭菌器。该灭菌器具有第二代纯气态发生工艺、核心灭菌参数主动调节和自研智能算法控制软件等特点。随后，为助力合作层次提升，推动行业发展进步吴龙宣布了科瑞恩特伙伴计划促销方案，本次合作伙伴计划促销方案参与品牌包含安捷伦、YAMATO、全思美特、广纳慧川和美的等，该促销方案自宣布之日起生效至2023年12月31日止，届时再发布全新合作伙伴计划促销方案。

科瑞恩特公司自2012年成立以来，致力于为客户提供专业的实验室综合解决方案，协助客户实现科研产出和成果转化目标。公司除了有自主研发生产的全自动液氮冷冻样品前处理系统、高通量组织研磨机和金诺诊断动物疫病检测试剂盒，还代理了德国TransMIT质谱成像系统、德国Berthold全线产品、日本YAMATO实验室通用仪器、美国BioTek实验室设备，现在又作为美的生物医疗冰箱的指定区域代理商，定会为客户带来更专业更全面的服务。美的生物医疗提供包括智慧疫苗箱、血液冷藏箱、医用冷藏箱、医用冷藏冷冻箱、超低温冷冻储存箱等多种技术、产品及行业场景化解决方案，聚焦于为医疗卫生、生物医药、疾控系统、科研院校、农业畜牧等提供一站式存储服务。1.控温准确 安全可靠微电脑温度控制，箱内温度- 40℃~- 86℃可调；用户根据使用场景，可设定开停机温差，减少箱内温度波动；搭载完善报警系统，具有蜂鸣声光报警功能，报警温度值按需设定，多重预警保障样本安全；多重保护功能，确保传感器故障时压缩机稳定运行；宽电压、宽温区设计，适用于187V~253V宽电压和10℃~32℃温度环境使用，确保设备稳定运行。2.高效制冷 节能环保高效制冷系统，国际知名品牌压缩机；独特散热系统，采用国际知名品牌风机，性能稳定持久、噪音低无氟制冷剂，绿色环保；LBA发泡保温技术，门体双重密封设计，有效保持箱内温度；优化蒸发器管路设计，确保箱内温度均匀性。3.人性化设计食品级不锈钢内胆及搁架，使用灵活方便，耐低温抗腐蚀易清洗；万向脚轮+固定脚设计，移动、固定更方便；安全门锁设计，防止随意开启；7英寸LCD大屏显示（MD-86L58/158/208可选配7英寸大屏），运行数据一目了然，清晰直观。1.控温准确  数据可溯微电脑温度控制，显示精度0.1℃；设定温度在2～8℃范围调节，箱内温度均匀度≤2℃，通过省级以上实验室检测并出具检测报告；可以通过USB接口下载温度数据，用于记录箱内温度数据，可储存数据10年以上；同时可选配打印机。2.高效制冷 节能静音国际名牌压缩机，确保设备节能、环保、高效、静音；采用名牌高效冷凝风机，性能稳定持久，噪音低；优化蒸发器管路设计，箱内温度更均匀；碳氢制冷剂，绿色环保。3.多重报警 安全稳定具备完善的声光报警功能，可实现高低温报警、断电、传感器故障报警等功能，报警温度值按需设定；可选配蓄电池，断电后可持续显示箱内温度并进行声光报警；安全门锁设计，保障箱内样品安全。4.人性化设计LOW-E玻璃门设计，有效防止门体凝露；可调多层加密搁架设计，带标签卡，便于查找；内设LED照明灯，高亮节能，箱内物品一目了然；187~253V宽电压设计，确保设备运行稳定，标配温度测试孔，便于测试箱内温度。

　　仪器信息网讯 2019年9月12日，科瑞恩特(北京)科技有限公司与河北师范大学分析测试中心在河北师范大学举行“质谱成像平台联合实验室”揭牌仪式。出席揭牌仪式的嘉宾有河北师范大学副校长武志英、河北师范大学国资委办公室书记李双进、河北师范大学国资委办公室副处长刘华亭、河北师范大学生命科学学院院长常彦忠教授、河北师范大学分析测试中心副主任刘泽军、科瑞恩特(北京)科技有限公司总经理吴龙、德国吉森大学Karl Christian博士等。众多在校硕博生、医学专家亲临现场，并围绕质谱成像技术原理及应用进行了分享和交流。揭牌仪式现场　　“质谱成像平台联合实验室”揭牌仪式由河北师范大学分析测试中心副主任刘泽军主持。河北师范大学分析测试中心副主任刘泽军　　河北师范大学国资委办公室书记李双进和科瑞恩特(北京)科技有限公司总经理吴龙代表双方分别作了致辞。河北师范大学国资委办公室书记李双进　　李双进表示，今天在这里隆重举行河北师范大学与科瑞恩特(北京)科技有限公司共建实验室揭牌仪式，这对河北师范大学的老师和学生来说是一件可喜的大事。质谱成像实验室是河北师范大学双一流建设中公共实验平台建设的一部分。质谱成像系统属于分析测试领域的高端设备，能进行形态学表征，同时又能实现检测物质的定性、定量分析。质谱成像联合实验室平台的建立，填补了河北省该领域实验研究的空白，丰富了研究手段，拓宽了研究领域，对推动河北师范大学教师科研工作提供了有力支撑。科瑞恩特(北京)科技有限公司总经理吴龙　　吴龙表示，科瑞恩特(北京)科技有限公司作为德国TransMIT质谱成像系统在中国区的代理商，一直致力于推广、应用以质谱技术为基础，通过质谱原位扫描生物样品，实现数百种分子空间分布特征的质谱成像技术。在2017年前，质谱成像技术还鲜为人知，但其具备质量和空间的双高分辨率，科瑞恩特仍然坚持把该技术引入中国。分析测试中心的独立、客观、专业与不带偏见，正是本次共建实验室成立的根本所在。质谱成像平台联合实验室的建成，是敢于尝试和引进先进技术的师大践行深化产教融合、校企合作、加快一流大学和一流学科建设、实现高等教育内涵式发展的深刻体现。最后吴龙表示，希望通过双方持续良好的合作，助力河北师大的基础科学研究。　　河北分析测试中心刘泽军(左)和科瑞恩特(北京)科技有限公司总经理吴龙(右)代表双方签订共建协议。　　河北师范大学副校长武志英(左)与吴龙(右)为“质谱成像平台联合实验室”揭牌。联合实验室TransMIT AP-SMALDI 10质谱成像系统TransMIT AP-SMALDI 10质谱成像示意图　　揭牌仪式圆满结束后，德国吉森大学Karl Christian博士、中国药科大学李彬教授，两位质谱成像专家做了精彩的质谱成像前沿研究成果分享。德国吉森大学Karl Christian博士　　Karl Christian博士对TransMIT AP-SMALDI 10质谱成像系统的技术原理、样品检测流程进行了详细介绍。AP-SMALDI 10独特的离子源设计——固态激光器、接近样本生理状态的常压到中压操作环境、激光束和离子流同轴设计，使之能够实现超高空间分辨率检测。Karl Christian博士以AP-SMALDI 10质谱成像系统进行肿瘤研究、药物代谢研究、脂类研究、药用植物次生代谢物研究、作物次生代谢物研究、昆虫内源性代谢物研究和单细胞研究为例，分别进行了阐述。中国药科大学李彬教授　　李彬教授作了主题为“质谱成像技术在生物制药领域研发与应用”的报告。组学研究日新月异，作为一项独具前瞻性的技术，质谱技术发挥越来越重要的作用。质谱技术不仅在蛋白质组学，在代谢组学和糖分组学、脂质组学都发挥了重要的作用，也逐渐成为生命科学领域一个非常重要和关键的技术。李彬教授就课题组利用质谱成像技术在蛋白组学、代谢组学、糖组学研究的成果作了详细介绍。并表示，由于质谱成像技术的高灵敏度、高覆盖，它将是临床医学重要的补充。揭牌仪式与会专家、领导合影